JP7204041B2 - Operating state diagnosis device - Google Patents

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    • B61F5/02Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
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    • B61F5/24Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
    • B61F5/245Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes by active damping, i.e. with means to vary the damping characteristics in accordance with track or vehicle induced reactions, especially in high speed mode

Description

本開示は、例えば、鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の診断を行う作動状態診断装置に関する。 The present disclosure relates to, for example, an operating state diagnosis device for diagnosing shock absorbers arranged between a vehicle body and a bogie of a railroad vehicle.

鉄道車両の乗り心地の向上のために、台車と車体との間に緩衝器を配置した車両が知られている。例えば、特許文献1には、鉄道車両の車体と台車との間に緩衝器としてのヨーダンパを配置し、台車の振動を抑制しつつ車体の曲げ振動を抑制する技術が記載されている。 2. Description of the Related Art A vehicle is known in which a shock absorber is arranged between a bogie and a vehicle body in order to improve the riding comfort of a railroad vehicle. For example, Patent Literature 1 describes a technique in which a yaw damper as a shock absorber is arranged between a vehicle body and a bogie of a railway vehicle to suppress bending vibration of the vehicle body while suppressing vibration of the bogie.

緩衝器は、乗員・乗客の乗り心地の向上に寄与するため、鉄道車両の運転前または運転中に異常を診断できることが望まれる。例えば、特許文献2には、台車の振動と輪軸の振動との両方を検出し、台車の振動値と輪軸の振動値とに基づいて軌道異常と台車異常とを検出する技術が記載されている。特許文献3には、鉄道車両を停止状態で加振して異常を診断する技術が記載されている。特許文献4には、上下方向の加速度とピッチング方向の加速度とを検出し、上下並進とピッチングとの位相差から緩衝器の異常を検出する技術が記載されている。 Since shock absorbers contribute to improving the ride comfort of passengers/crews, it is desirable to be able to diagnose an abnormality before or during operation of a railway vehicle. For example, Patent Literature 2 describes a technique for detecting both bogie vibration and wheelset vibration, and detecting a track abnormality and a bogie abnormality based on the bogie vibration value and the wheelset vibration value. . Patent Literature 3 describes a technique for diagnosing an abnormality by vibrating a railway vehicle in a stopped state. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002 describes a technique for detecting acceleration in the vertical direction and acceleration in the pitching direction, and detecting an abnormality in a shock absorber based on the phase difference between the vertical translation and the pitching.

特開2014-198522号公報JP 2014-198522 A 特開2004-170080号公報(特許第3779258号公報)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-170080 (Patent No. 3779258) 特開2019-27874号公報JP 2019-27874 A 特開2012-111480号公報(特許第5662298号公報)Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-111480 (Patent No. 5662298)

従来技術の場合、緩衝器の異常を高精度に判定するためには、既存のセンサだけでなく追加のセンサが必要になる可能性がある。 In the case of the prior art, in addition to existing sensors, additional sensors may be required in order to accurately determine a shock absorber abnormality.

本発明の一実施形態の目的は、センサ(測定手段)の追加を抑制しつつ異常の判定の精度を向上できる作動状態診断装置を提供することにある。 An object of an embodiment of the present invention is to provide an operating state diagnostic device capable of improving the accuracy of abnormality determination while suppressing the addition of sensors (measuring means).

本発明の一実施形態による作動状態診断装置は、鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、前記台車の位置情報を取得し出力する位置検出部と、前記車体と前記台車との間に設けられるばね機構に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定部と、前記圧力測定部から出力された前記ばね機構の前記圧力値を用いて、前記ばね機構の上下変位を算出し出力するばね機構変位算出部と、前記鉄道車両に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記位置情報と前記ばね機構の前記圧力値とを用いて、前記ばね機構の上下変位を推定し出力するばね機構変位推定部と、前記ばね機構変位算出部から出力された前記ばね機構の上下変位の算出値と前記ばね機構変位推定部から出力された前記ばね機構の上下変位の推定値とを比較し、前記緩衝器の異常を判定する緩衝器異常判定部と、を有する。 An operating state diagnostic device according to an embodiment of the present invention is a shock absorber operating state diagnostic device arranged between a vehicle body and a bogie of a railway vehicle, and includes a position detection unit that acquires and outputs position information of the bogie. and a pressure measuring unit for measuring and outputting a pressure value applied to a spring mechanism provided between the vehicle body and the bogie, and using the pressure value of the spring mechanism output from the pressure measuring unit, using a spring mechanism displacement calculation unit that calculates and outputs the vertical displacement of the spring mechanism, a railway vehicle model that is arranged in the railway vehicle and models the railway vehicle, the position information, and the pressure value of the spring mechanism; a spring mechanism displacement estimating unit for estimating and outputting the vertical displacement of the spring mechanism; a calculated value of the vertical displacement of the spring mechanism output from the spring mechanism displacement calculating unit; and a shock absorber abnormality determination unit that compares the estimated value of the vertical displacement of the spring mechanism and determines abnormality of the shock absorber.

また、本発明の一実施形態による作動状態診断装置は、鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、前記車体の上下加速度を測定し出力する車体加速度測定部と、前記台車の位置情報を取得し出力する位置検出部と、前記車体と前記台車との間に設けられるばね機構に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定部と、前記鉄道車両に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記位置情報と前記ばね機構の前記圧力値とを用いて、前記車体の上下加速度を推定し出力する車体加速度推定部と、前記車体加速度測定部から出力された前記車体の上下加速度の測定値と前記車体加速度推定部から出力された前記車体の上下加速度の推定値とを比較し、前記緩衝器の異常を判定する緩衝器異常判定部と、を有する。 Further, an operating state diagnostic device according to one embodiment of the present invention is an operating state diagnostic device for a shock absorber disposed between a vehicle body and a bogie of a railway vehicle, the vehicle body measuring and outputting the vertical acceleration of the vehicle body. an acceleration measurement unit; a position detection unit that acquires and outputs position information of the truck; a pressure measurement unit that measures and outputs a pressure value applied to a spring mechanism provided between the vehicle body and the truck; a vehicle body acceleration estimating unit disposed in a railway vehicle for estimating and outputting a vertical acceleration of the vehicle body using a railway vehicle model modeling the railway vehicle, the position information, and the pressure value of the spring mechanism; Abnormality of the buffer by comparing the measured value of the vertical acceleration of the vehicle body output from the vehicle acceleration measuring unit and the estimated value of the vertical acceleration of the vehicle output from the vehicle acceleration estimating unit to determine the abnormality of the buffer. and a determination unit.

本発明の一実施形態によれば、測定手段(センサ)の追加を抑制しつつ異常の判定の精度を向上できる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to improve the accuracy of abnormality determination while suppressing the addition of measuring means (sensors).

第1の実施形態による作動状態診断装置および緩衝器(コンベンショナルダンパ)が搭載された鉄道車両を概略的に示す側面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The side view which shows schematically the rail vehicle by which the operating-state diagnostic apparatus and shock absorber (conventional damper) by 1st Embodiment were mounted. 図1中の診断装置を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the diagnostic device in FIG. 1; 図1中の診断装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 2 is a flowchart showing control processing of the diagnostic device in FIG. 1; FIG. 第1の変形例による診断装置の制御処理を示す流れ図。4 is a flow chart showing control processing of a diagnostic device according to a first modified example; 第2の変形例による診断装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 11 is a flowchart showing control processing of a diagnostic device according to a second modified example; FIG. 第3の変形例による診断装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 11 is a flowchart showing control processing of a diagnostic device according to a third modified example; FIG. 第4の変形例による診断装置の制御処理を示す流れ図。The flowchart which shows the control processing of the diagnostic apparatus by a 4th modification. 第5の変形例による診断装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 11 is a flowchart showing control processing of a diagnostic device according to a fifth modification; FIG. 第6の変形例による診断装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 11 is a flow chart showing control processing of a diagnostic device according to a sixth modification; FIG. 第2の実施形態による作動状態診断装置および緩衝器(セミアクティブダンパ)が搭載された鉄道車両を概略的に示す側面図。The side view which shows roughly the railway vehicle by which the operating-state diagnostic apparatus and shock absorber (semi-active damper) by 2nd Embodiment were mounted. 図10中の車体、台車、緩衝器、加速度センサ等の位置関係を概略的に示す平面図。FIG. 11 is a plan view schematically showing the positional relationship of the vehicle body, bogie, shock absorber, acceleration sensor, etc. in FIG. 10; 図10中の制御装置を示すブロック図。FIG. 11 is a block diagram showing a control device in FIG. 10; 図10中の制御装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 11 is a flowchart showing control processing of the control device in FIG. 10; 第7の変形例による制御装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 11 is a flow chart showing control processing of a control device according to a seventh modification; FIG. 第8の変形例による制御装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 11 is a flowchart showing control processing of a control device according to an eighth modification; FIG. 第9の変形例による制御装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 12 is a flow chart showing control processing of a control device according to a ninth modification; FIG. 第10の変形例による制御装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 12 is a flowchart showing control processing of the control device according to the tenth modification; FIG. 第11の変形例による制御装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 22 is a flowchart showing control processing of the control device according to the eleventh modification; FIG. 第12の変形例による制御装置の制御処理を示す流れ図。FIG. 21 is a flowchart showing control processing of a control device according to a twelfth modification; FIG.

以下、実施形態による作動状態診断装置を、電車、気動車、客車等の鉄道車両に搭載した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ説明する。なお、図面の流れ図は、各ステップに「S」という表記を用いる(例えば、ステップ1=「S1」とする)。また、図1、図10および図11では、図面の左側(車両の長さ方向の一側)を鉄道車両の進行方向の前側とし、図面の右側(車両の長さ方向の他側)を鉄道車両の進行方向の後側として説明する。しかし、図面の右側を前側とし、図面の左側を後側としてもよい。 Hereinafter, a case in which the operating state diagnosis device according to the embodiment is mounted on a railway vehicle such as an electric train, a diesel car, and a passenger car will be described as an example with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the flowcharts in the drawings use the notation "S" for each step (for example, step 1 = "S1"). 1, 10 and 11, the left side of the drawing (one side in the longitudinal direction of the vehicle) is the front side in the traveling direction of the railway vehicle, and the right side of the drawing (the other side in the longitudinal direction of the vehicle) is the railway. It will be described as the rear side in the traveling direction of the vehicle. However, the right side of the drawing may be the front side and the left side of the drawing may be the rear side.

図1ないし図3は、第1の実施形態を示している。図1において、鉄道車両1(以下、車両1という)は、例えば乗客、乗務員等の乗員が乗車する車体2と、車体2の下側に設けられた前側の台車3Aおよび後側の台車3Bとを備えている。これら2つの台車3A,3Bは、車体2の前側(車体2の長さ方向の一側で図1の左側)と後側(車体2の長さ方向の他側で図1の右側)とに離間して配置されている。これにより、車両1の車体2は、一対の台車3A,3B上に設置されている。なお、図1では、図面が複雑になることを避けるため、1両の車両1、即ち、1両編成の列車を示している。しかし、一般的には、複数の車両1を連結した列車、即ち、複数の車両1により編成された列車で運行される。 1 to 3 show a first embodiment. In FIG. 1, a railway vehicle 1 (hereinafter referred to as vehicle 1) includes a vehicle body 2 on which crew members such as passengers and crew members ride, and a front bogie 3A and a rear bogie 3B provided below the vehicle body 2. It has These two bogies 3A and 3B are mounted on the front side of the car body 2 (one side in the longitudinal direction of the car body 2, the left side in FIG. 1) and the rear side (the other side in the longitudinal direction of the car body 2, the right side in FIG. 1). are spaced apart. Thereby, the vehicle body 2 of the vehicle 1 is installed on the pair of trucks 3A and 3B. In addition, in FIG. 1, in order to avoid complicating the drawing, one vehicle 1, that is, a train of one-car formation is shown. However, in general, a train in which a plurality of cars 1 are connected, that is, a train composed of a plurality of cars 1 is operated.

台車3A,3Bには、車軸5,5の長さ方向の両端側(即ち、車体2の幅方向の両端側)にそれぞれ車輪4,4を設けてなる輪軸6,6が、前後方向に離間してそれぞれ2個ずつ取付けられている。これにより、各台車3A,3Bには、それぞれ4個の車輪4,4が設けられている。車両1は、各車輪4,4が左右のレールR(図1に一方のみ図示)上を回転することにより、レールRに沿って走行する。なお、車体2の幅方向となる左右方向は、進行方向に対面した状態を基準としている。即ち、左右方向は、車体2の幅方向(車軸5,5の軸方向)に対応し、例えば、図1では紙面に直交する表裏方向の表側を左とし、裏側を右としている。 The trucks 3A and 3B are provided with wheels 4 and 4 on both longitudinal ends of the axles 5 and 5 (that is, on both sides of the vehicle body 2 in the width direction). 2 each are attached. Thus, each truck 3A, 3B is provided with four wheels 4, 4, respectively. The vehicle 1 runs along the rails R as each wheel 4, 4 rotates on the left and right rails R (only one is shown in FIG. 1). Note that the horizontal direction, which is the width direction of the vehicle body 2, is based on the state facing the traveling direction. That is, the left-right direction corresponds to the width direction of the vehicle body 2 (the axial direction of the axles 5, 5). For example, in FIG.

車両1の車体2と各台車3A,3Bとの間には、それぞれの台車3A,3B上で車体2を弾性的に支持する複数の空気ばね7A,7Bと、各空気ばね7A,7Bと並列関係をなすように配置された複数のダンパ8A,8Bとが設けられている。空気ばね7A,7Bは、「枕ばね」または「懸架ばね」とも呼ばれ、「ばね上質量」となる車体2等と「ばね間質量」となる台車3A,3B等との間に設けられる「二次ばね」に対応する。即ち、空気ばね7A,7Bは、車体2と台車3A,3Bとの間に設けられるばね機構を構成している。なお、「一次ばね」は、台車3A,3Bに設けられる軸ばね(図示せず)、即ち、「ばね下質量」となる車輪4,4(輪軸6,6)と「ばね間質量」となる台車3A,3Bの台車枠との間に設けられる軸ばねに対応する。空気ばね7A,7Bは、例えば、各台車3A,3Bの左右両側にそれぞれ1個ずつ設けられている。即ち、空気ばね7A,7Bは、例えば、1台車当たり2個、1車両当り4個設けられている。 A plurality of air springs 7A, 7B for elastically supporting the vehicle body 2 on the respective trucks 3A, 3B are provided between the vehicle body 2 of the vehicle 1 and the bogies 3A, 3B. A plurality of dampers 8A, 8B arranged in relation to each other are provided. The air springs 7A, 7B are also called "pillow springs" or "suspension springs", and are provided between the vehicle body 2, etc., which serves as a "sprung mass" and the trucks 3A, 3B, etc., which serve as an "inter-sprung mass". Corresponds to "secondary spring". That is, the air springs 7A, 7B constitute a spring mechanism provided between the vehicle body 2 and the bogies 3A, 3B. The "primary springs" are shaft springs (not shown) provided on the trucks 3A, 3B, that is, the wheels 4, 4 (wheelsets 6, 6) and the "mass between the springs", which are the "unsprung masses". It corresponds to the shaft springs provided between the bogie frames of the bogies 3A and 3B. The air springs 7A, 7B are provided, for example, one each on the left and right sides of each of the carriages 3A, 3B. That is, the air springs 7A and 7B are provided, for example, two per bogie and four per vehicle.

緩衝器としてのダンパ8A,8Bは、車両1の車体2と台車3A,3Bとの間に配置されている。ダンパ8A,8Bは、例えば、ストローク速度によって減衰力が変化するコンベンショナルダンパ(パッシブダンパ)として構成された油圧緩衝器である。ダンパ8A,8Bは、空気ばね7A,7Bと共に、車体2と台車3A,3Bとの間で上下方向の振動を緩衝(減衰)するサスペンションを構成している。即ち、上下動ダンパとなるダンパ8A,8Bは、台車3A,3Bに対する車体2の上下方向の振動に対して、振動を低減させるような減衰力を発生する。これにより、ダンパ8A,8Bは、車体2の上下方向の振動を低減(抑制)する。ダンパ8A,8Bは、例えば、空気ばね7A,7Bに対してそれぞれ並列に配置されており、各台車3A,3Bの左右両側にそれぞれ1個ずつ設けられている。即ち、ダンパ8A,8Bは、1台車当たり2個、1車両当り4個設けられている。 Dampers 8A and 8B as shock absorbers are arranged between the vehicle body 2 of the vehicle 1 and the bogies 3A and 3B. The dampers 8A and 8B are, for example, hydraulic shock absorbers configured as conventional dampers (passive dampers) whose damping force changes according to stroke speed. The dampers 8A and 8B, together with the air springs 7A and 7B, constitute a suspension that buffers (attenuates) vertical vibrations between the vehicle body 2 and the bogies 3A and 3B. That is, the dampers 8A and 8B, which are vertical dampers, generate a damping force that reduces the vertical vibration of the vehicle body 2 with respect to the bogies 3A and 3B. Thereby, the dampers 8A and 8B reduce (suppress) the vibration of the vehicle body 2 in the vertical direction. For example, the dampers 8A and 8B are arranged in parallel with the air springs 7A and 7B, respectively, and one damper is provided on each of the left and right sides of each of the carriages 3A and 3B. That is, two dampers 8A and 8B are provided for each bogie, and four dampers are provided for each vehicle.

圧力センサ9A,9Bは、空気ばね7A,7Bにそれぞれ設けられている。圧力センサ9A,9Bは、空気ばね7A,7Bの圧力(内圧)を検出する。圧力センサ9A,9Bで測定された圧力値は、例えば、空気ばね7A,7Bの制御に用いられる。このため、圧力センサ9A,9Bは、図示しない制御装置、例えば、空気ばね7A,7Bの制御用の制御装置または上位の制御装置に接続されている。また、圧力センサ9A,9Bで測定された圧力値は、後述するようにダンパ8A,8Bの作動状態の診断に用いられる。このため、圧力センサ9A,9Bは、図示しない制御装置および通信回線14を介して診断装置13に接続されている。即ち、圧力センサ9A,9Bで測定された圧力に対応する信号は、図示しない制御装置および通信回線14を介して診断装置13に出力される。これにより、圧力センサ9A,9Bは、空気ばね7A,7Bに負荷される圧力値を測定(検出)し、その圧力値に対応する信号を診断装置13に出力する圧力測定部を構成している。 Pressure sensors 9A and 9B are provided on air springs 7A and 7B, respectively. The pressure sensors 9A, 9B detect the pressure (internal pressure) of the air springs 7A, 7B. The pressure values measured by the pressure sensors 9A, 9B are used, for example, to control the air springs 7A, 7B. For this reason, the pressure sensors 9A, 9B are connected to a control device (not shown), for example, a control device for controlling the air springs 7A, 7B or a higher-level control device. Further, the pressure values measured by the pressure sensors 9A, 9B are used for diagnosing the operating state of the dampers 8A, 8B as described later. For this reason, the pressure sensors 9A and 9B are connected to the diagnosis device 13 via a control device and a communication line 14 (not shown). That is, signals corresponding to the pressures measured by the pressure sensors 9A and 9B are output to the diagnostic device 13 via the control device and communication line 14 (not shown). Thus, the pressure sensors 9A and 9B constitute a pressure measuring section that measures (detects) pressure values loaded on the air springs 7A and 7B and outputs signals corresponding to the pressure values to the diagnostic device 13. .

図2に示すように、車両1には、圧力センサ9A,9Bの他、車速センサ10および位置センサ11が設けられている。車速センサ10は、車両1の走行速度(車速)を検出する。車速センサ10は、図示しない制御装置、例えば、上位の制御装置と接続されている。後述するように、車速センサ10で測定された速度値は、ダンパ8A,8Bの作動状態の診断に用いられる。このため、車速センサ10は、図示しない制御装置および通信回線14を介して診断装置13に接続されている。即ち、車速センサ10で測定された車速に対応する信号は、図示しない制御装置および通信回線14を介して診断装置13に出力される。これにより、車速センサ10は、車両1の速度値を測定(検出)し、その速度値に対応する信号を診断装置13に出力する速度測定部を構成している。 As shown in FIG. 2, the vehicle 1 is provided with a vehicle speed sensor 10 and a position sensor 11 in addition to the pressure sensors 9A and 9B. The vehicle speed sensor 10 detects the running speed (vehicle speed) of the vehicle 1 . The vehicle speed sensor 10 is connected to a control device (not shown), for example, a higher control device. As will be described later, the speed values measured by the vehicle speed sensor 10 are used for diagnosing the operational states of the dampers 8A and 8B. For this reason, the vehicle speed sensor 10 is connected to the diagnosis device 13 via a control device (not shown) and a communication line 14 . That is, a signal corresponding to the vehicle speed measured by the vehicle speed sensor 10 is output to the diagnostic device 13 via the control device and the communication line 14 (not shown). Thus, the vehicle speed sensor 10 constitutes a speed measurement unit that measures (detects) the speed value of the vehicle 1 and outputs a signal corresponding to the speed value to the diagnostic device 13 .

位置センサ11は、車両1の走行位置(現在位置)を取得する。位置センサ11は、例えば、GPS等の衛星測位システム(SPNT:Satellite positioning navigation and timing system)の航法衛星からの信号を受信する受信機を含んで構成されている。位置センサ11は、図示しない制御装置、例えば、上位の制御装置と接続されている。後述するように、位置センサ11で取得された位置情報は、ダンパ8A,8Bの作動状態の診断に用いられる。このため、位置センサ11は、図示しない制御装置および通信回線14を介して診断装置13に接続されている。即ち、位置センサ11で取得された位置情報に対応する信号は、図示しない制御装置および通信回線14を介して診断装置13に出力される。 The position sensor 11 acquires the travel position (current position) of the vehicle 1 . The position sensor 11 includes, for example, a receiver that receives signals from navigation satellites of a satellite positioning system (SPNT) such as GPS. The position sensor 11 is connected to a control device (not shown), for example, a host control device. As will be described later, the positional information acquired by the position sensor 11 is used for diagnosing the operational states of the dampers 8A and 8B. For this reason, the position sensor 11 is connected to the diagnosis device 13 via a control device and a communication line 14 (not shown). That is, a signal corresponding to the positional information acquired by the position sensor 11 is output to the diagnostic device 13 via the control device and the communication line 14 (not shown).

これにより、位置センサ11は、台車3A,3Bの位置情報を車両1の走行位置として取得し、その位置に対応する信号を診断装置13に出力する位置検出部を構成している。なお、車両1の走行位置(台車3A,3Bの位置)は、位置センサ11に代えて、例えば、自動列車停止装置、自動列車制御装置、信号保安装置等として用いられる鉄道信号システムから取得してもよい。即ち、位置検出部は、鉄道信号システムにより構成してもよい。同様に、速度測定部も、鉄道信号システムで車速を検出できる場合は、鉄道信号システムにより構成してもよい。これらの場合は、車両1に搭載された鉄道信号システム用の制御装置が位置検出部および/または速度測定部に相当する。 Thereby, the position sensor 11 constitutes a position detection unit that acquires the position information of the trucks 3A and 3B as the running position of the vehicle 1 and outputs a signal corresponding to the position to the diagnosis device 13 . The running position of the vehicle 1 (the position of the bogies 3A and 3B) is obtained from a railway signal system used as, for example, an automatic train stop device, an automatic train control device, a signal protection device, etc., instead of the position sensor 11. good too. That is, the position detection section may be configured by a railway signal system. Similarly, the speed measuring unit may be configured by the railway signal system if the vehicle speed can be detected by the railway signal system. In these cases, the control device for the railway signal system mounted on the vehicle 1 corresponds to the position detection section and/or the speed measurement section.

ところで、鉄道車両の乗り心地向上のため、台車と車体との間に制振装置が配置されている(例えば、特許文献1-4)。制振装置は、上下方向または左右方向の振動抑制を狙ったものであり、例えば、振動状況に応じて減衰力を切換える減衰力調整式緩衝器(セミアクティブダンパ)を用いたもの、能動的に制御力を発生して振動を抑える制御アクチュエータ(フルアクティブダンパ)を用いたもの等がある。このような制振装置は、乗員・乗客の乗り心地の向上に寄与するため、鉄道車両の運転前または運転中に異常を診断できることが望まれる。 By the way, in order to improve the riding comfort of railway vehicles, damping devices are arranged between bogies and car bodies (for example, Patent Documents 1 to 4). Vibration damping devices are intended to suppress vibrations in the vertical or horizontal direction. There is one using a control actuator (full active damper) that generates a control force to suppress vibration. Since such a damping device contributes to the improvement of ride comfort for passengers/crews, it is desirable to be able to diagnose an abnormality before or during operation of a railway vehicle.

即ち、鉄道車両の高速化や高付加価値化に伴い、車体振動を低減させる技術が開発されている。その中で、油圧を用いた減衰力調整式緩衝器(可変減衰型緩衝器)の異常(故障)を診断する技術が知られている。鉄道車両の異常を診断する場合、軌道の異常、台車の異常、緩衝器の異常を切り分けることが好ましい。例えば、特許文献2には、軌道と台車の異常を検出する技術が記載されている。具体的には、複数の台車に設けられた加速度センサにより台車の加速度(振動値)を検出し、複数の輪軸に設けられた加速度センサにより輪軸の加速度(振動値)を検出し、軌道異常と台車異常とを検出する。 That is, along with the increase in speed and added value of railway vehicles, techniques for reducing vehicle body vibration have been developed. Among them, a technique for diagnosing an abnormality (failure) of a damping force adjustable damper (variable damping damper) using hydraulic pressure is known. When diagnosing an abnormality in a railway vehicle, it is preferable to distinguish between an abnormality in the track, an abnormality in the bogie, and an abnormality in the shock absorber. For example, Patent Literature 2 describes a technique for detecting anomalies in tracks and carriages. Specifically, the acceleration sensors installed on multiple trucks detect the acceleration (vibration value) of the truck, and the acceleration sensors installed on multiple wheelsets detect the acceleration (vibration value) of the wheelsets. Detects bogie abnormalities.

特許文献3には、鉄道車両を停止状態で加振して車両の各機器(台車枠、輪軸、アクチュエータ等)の異常を診断する技術が記載されている。さらに、特許文献4には、上下方向の加速度とピッチング方向の加速度とを検出し、上下並進とピッチングとの位相差から緩衝器の異常を検出する技術が記載されている。しかし、台車と車体との間に設けられた緩衝器の異常を高精度に検出するためには、既存のセンサだけでなく、例えば輪軸の振動を検出するセンサ等の追加のセンサが必要になる可能性がある。これにより、追加コストが発生することに加えて、システム規模が大きくなる可能性がある。 Patent Literature 3 describes a technique for diagnosing an abnormality in each device (bogie frame, wheel set, actuator, etc.) of the vehicle by vibrating the railway vehicle in a stopped state. Furthermore, Patent Document 4 describes a technique for detecting vertical acceleration and pitching acceleration, and detecting an abnormality in a shock absorber from the phase difference between vertical translation and pitching. However, in order to detect abnormalities in the shock absorbers installed between the bogie and the car body with high accuracy, not only the existing sensors but also additional sensors such as sensors for detecting vibration of the wheelset are required. there is a possibility. In addition to incurring additional costs, this can increase system scale.

これに対して、第1の実施形態の作動状態診断装置12は、追加のセンサを必要とせずに、既存のセンサを用いて高精度に異常を判定(診断)することができる。以下、第1の実施形態の作動状態診断装置12について説明する。 In contrast, the operating state diagnostic device 12 of the first embodiment can accurately determine (diagnose) an abnormality using an existing sensor without requiring an additional sensor. The operating state diagnostic device 12 of the first embodiment will be described below.

作動状態診断装置12は、コンベンショナルダンパであるダンパ8A,8Bの作動状態を診断する。作動状態診断装置12は、前述の圧力センサ9A,9Bと、車速センサ10と、位置センサ11とに加えて、診断の演算処理を行う演算処理装置としての診断装置13を備えている。診断装置13は、車両1に設けられている。診断装置13には、圧力センサ9A,9Bからの空気ばね7A,7Bの圧力、車速センサ10からの車両1の走行速度(車速)、および、位置センサ11からの車両1の走行位置(現在位置)が、通信回線14を介してリアルタイムで入力される。このために、診断装置13は、上位の制御装置(図示せず)と通信回線14を介して接続されている。これにより、診断装置13には、通信回線14を介して車両1の車両情報(即ち、空気ばね7A,7Bの圧力、車両1の走行速度、走行位置を含む車両情報)が上位信号として入力される。なお、圧力センサ9A,9Bと車速センサ10と位置センサ11とを診断装置13に直接接続する構成としてもよい。 The operating state diagnostic device 12 diagnoses the operating state of the dampers 8A and 8B, which are conventional dampers. In addition to the pressure sensors 9A and 9B, the vehicle speed sensor 10, and the position sensor 11, the operating state diagnostic device 12 includes a diagnostic device 13 as an arithmetic processing device for performing diagnostic arithmetic processing. A diagnostic device 13 is provided in the vehicle 1 . The diagnostic device 13 receives the pressure of the air springs 7A and 7B from the pressure sensors 9A and 9B, the traveling speed (vehicle speed) of the vehicle 1 from the vehicle speed sensor 10, and the traveling position (current position) of the vehicle 1 from the position sensor 11. ) is input in real time via the communication line 14 . For this purpose, the diagnostic device 13 is connected via a communication line 14 to a higher-level control device (not shown). As a result, the vehicle information of the vehicle 1 (that is, the vehicle information including the pressure of the air springs 7A and 7B, the traveling speed of the vehicle 1, and the traveling position) is input to the diagnostic device 13 as a host signal via the communication line 14. be. The pressure sensors 9A and 9B, the vehicle speed sensor 10 and the position sensor 11 may be directly connected to the diagnostic device 13. FIG.

診断装置13は、車両1の予め決められた位置(例えば、車体2のほぼ中央となる位置等)に設置されている。診断装置13は、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されている。診断装置13は、ROM,RAM,不揮発性メモリ等からなる記憶部としてのメモリ13Aを有している。メモリ13Aには、例えば、後述の図3に示す処理フローを実行するための処理プログラム、即ち、ダンパ8A,8Bの作動状態の診断に用いる処理プログラムが格納(記憶)されている。また、メモリ13Aには、作動状態の診断に用いる基準値(例えば、基準圧力)、判定値(判定基準、閾値)に加えて、特許文献1に記載されているような鉄道車両の状態の算出に用いる状態方程式等の車両モデルも格納されている。 The diagnostic device 13 is installed at a predetermined position of the vehicle 1 (for example, a position substantially in the center of the vehicle body 2). The diagnostic device 13 includes, for example, a microcomputer. The diagnostic device 13 has a memory 13A as a storage unit composed of ROM, RAM, non-volatile memory, and the like. The memory 13A stores, for example, a processing program for executing a processing flow shown in FIG. 3, which will be described later, that is, a processing program used for diagnosing the operating states of the dampers 8A and 8B. In addition to the reference value (for example, reference pressure) and the judgment value (judgment reference, threshold value) used for diagnosing the operation state, the memory 13A stores the calculation of the state of the railway vehicle as described in Patent Document 1. Vehicle models such as state equations used for

また、メモリ13Aには、空気ばね7A,7Bの圧力、車両1の走行速度、走行位置がリアルタイムで格納される。さらに、メモリ13Aには、走行位置からその走行位置の軌道(線路)の上下変位(高さ位置)を得るための情報(データ)、即ち、走行位置とこの走行位置に対応する左右の軌道の上下変位との関係がマップ(左右各輪の軌道MAP)として格納されている。この情報(軌道情報)は、例えば軌道の点検作業、保線作業、変更作業等が行われたときに最新の情報に書き換えることができる。 The memory 13A also stores the pressures of the air springs 7A and 7B, the running speed of the vehicle 1, and the running position in real time. Further, the memory 13A stores information (data) for obtaining the vertical displacement (height position) of the track (track) at the running position from the running position, that is, the running position and the left and right tracks corresponding to this running position. The relationship with vertical displacement is stored as a map (trajectory MAP of each left and right wheel). This information (track information) can be rewritten to the latest information when track inspection work, track maintenance work, change work, or the like is performed, for example.

診断装置13は、車両1の走行中に、圧力センサ9A,9Bからの圧力値の信号と、車速センサ10からの車速の信号と、位置センサ11からの走行位置の信号とをリアルタイムで取得する。なお、車速および/または走行位置については、鉄道信号システムからの車速の信号および/または走行位置の信号を用いてもよい。診断装置13は、これらの信号に基づいてダンパ8A,8Bの異常を判定する。具体的には、診断装置13は、空気ばね7A,7Bの圧力値と車両1の車速と走行位置とに基づいて内部で演算を行い、ダンパ8A,8Bの作動状態を診断する処理を行う。 The diagnostic device 13 acquires pressure value signals from the pressure sensors 9A and 9B, a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 10, and a running position signal from the position sensor 11 in real time while the vehicle 1 is running. . As for the vehicle speed and/or the traveling position, a vehicle speed signal and/or a traveling position signal from the railway signal system may be used. The diagnostic device 13 determines abnormality of the dampers 8A and 8B based on these signals. Specifically, the diagnosis device 13 performs internal calculations based on the pressure values of the air springs 7A, 7B, the vehicle speed, and the traveling position of the vehicle 1, and performs processing for diagnosing the operation states of the dampers 8A, 8B.

この場合、診断装置13は、空気ばね7A,7Bの圧力値から空気ばね7A,7Bの上下変位を算出する。これに加えて、診断装置13は、「位置情報から得られる軌道の上下変位」と「空気ばね7A,7Bの圧力値から算出される空気ばね反力の質量変化分」とから「鉄道車両モデル」を用いて空気ばね7A,7Bの上下変位を推定する。そして、診断装置13は、空気ばね7A,7Bの上下変位の算出値と推定値とを比較し、ダンパ8A,8Bの異常を判定する。即ち、第1の実施形態では、車両1内の各種機器に配信される車両1の走行速度、現在位置、空気ばね7A,7Bの圧力センサ値を基に、車両1の車両モデルを用いて空気ばね7A,7Bの変位を推定値(変位推定値)として演算する。これと共に、空気ばね7A,7Bの圧力センサ値と受圧面積とばね定数とから、空気ばね7A,7Bの変位を算出値(変位算出値)として演算する。そして、これら推定値と算出値とを比較し、ダンパ8A,8Bの異常を判定する。 In this case, the diagnostic device 13 calculates the vertical displacement of the air springs 7A, 7B from the pressure values of the air springs 7A, 7B. In addition to this, the diagnosis device 13 determines the "railway vehicle model ' is used to estimate the vertical displacement of the air springs 7A and 7B. The diagnostic device 13 then compares the calculated and estimated values of the vertical displacement of the air springs 7A, 7B to determine whether the dampers 8A, 8B are abnormal. That is, in the first embodiment, a vehicle model of the vehicle 1 is used based on the traveling speed of the vehicle 1, the current position, and the pressure sensor values of the air springs 7A and 7B, which are distributed to various devices in the vehicle 1. The displacements of the springs 7A and 7B are calculated as estimated values (displacement estimated values). Along with this, displacements of the air springs 7A and 7B are calculated as calculated values (displacement calculated values) from the pressure sensor values, pressure receiving areas, and spring constants of the air springs 7A and 7B. Then, these estimated values and calculated values are compared to determine whether the dampers 8A and 8B are abnormal.

このために、図2に示すように、診断装置13は、基準圧力出力部15と、減算部16と、ばね機構変位算出部を構成するばね変位算出部17と、ばね反力算出部18と、質量変化分算出部19と、前車軸位置の軌道上下変位算出部20と、遅れ時間算出部21と、後車軸位置の軌道上下変位算出部22と、ばね機構変位推定部としてのばね変位推定部23と、緩衝器異常判定部としてのダンパ異常判定部24とを備えている。 For this purpose, as shown in FIG. 2, the diagnostic device 13 includes a reference pressure output unit 15, a subtraction unit 16, a spring displacement calculation unit 17 constituting a spring mechanism displacement calculation unit, and a spring reaction force calculation unit 18. , a mass change calculation unit 19, a track vertical displacement calculation unit 20 at the front axle position, a delay time calculation unit 21, a track vertical displacement calculation unit 22 at the rear axle position, and a spring displacement estimation unit as a spring mechanism displacement estimation unit. and a damper abnormality determination unit 24 as a buffer abnormality determination unit.

基準圧力出力部15は、メモリ13Aに予め記憶された空気ばね7A,7Bの基準圧力P0[Pa]を減算部16に出力する。減算部16には、圧力センサ9A,9Bから空気ばね7A,7Bの圧力(例えば、4個の空気ばね7A,7Bのそれぞれの圧力)が入力され、基準圧力出力部15から基準圧力(例えば、4個の空気ばね7A,7Bのそれぞれの基準圧力)が入力される。減算部16は、圧力センサ9A,9Bで測定(検出)された空気ばね7A,7Bの圧力P[Pa](即ち、リアルタイムの圧力P)から基準圧力P0を減算することにより、基準値である基準圧力P0からの差分圧力ΔPを求める。即ち、減算部16は、次の数1式の演算を行う。 The reference pressure output unit 15 outputs the reference pressure P0 [Pa] of the air springs 7A and 7B prestored in the memory 13A to the subtraction unit 16 . The pressures of the air springs 7A and 7B (for example, the respective pressures of the four air springs 7A and 7B) are input to the subtraction unit 16 from the pressure sensors 9A and 9B, and the reference pressure output unit 15 outputs a reference pressure (for example, Reference pressure of each of the four air springs 7A, 7B) is input. The subtraction unit 16 subtracts the reference pressure P0 from the pressure P [Pa] of the air springs 7A and 7B (that is, the real-time pressure P) measured (detected) by the pressure sensors 9A and 9B, thereby obtaining the reference value. A differential pressure ΔP from the reference pressure P0 is obtained. That is, the subtraction unit 16 performs the calculation of the following equation (1).

Figure 0007204041000001
Figure 0007204041000001

減算部16は、算出した差分圧力ΔP(例えば、4個の空気ばね7A,7Bの差分圧力ΔP)をばね変位算出部17とばね反力算出部18とに出力する。ばね変位算出部17には、減算部16から差分圧力ΔPが入力される。ばね変位算出部17は、圧力センサ9A,9Bから出力された空気ばね7A,7Bの圧力値(より具体的には、差分圧力ΔP)を用いて空気ばね7A,7Bの上下変位を算出し、その算出値をダンパ異常判定部24に出力する。この場合、ばね変位算出部17は、空気ばね7A,7Bの差分圧力ΔPと受圧面積A[m2]との乗算値を空気ばね定数K[N/m]で除算することにより空気ばね変位ΔX[m]を求める。即ち、ばね変位算出部17は、次の数2式の演算を行う。 The subtractor 16 outputs the calculated differential pressure ΔP (for example, the differential pressure ΔP of the four air springs 7A and 7B) to the spring displacement calculator 17 and the spring reaction force calculator 18 . The differential pressure ΔP is input from the subtractor 16 to the spring displacement calculator 17 . The spring displacement calculator 17 calculates the vertical displacement of the air springs 7A and 7B using the pressure values (more specifically, differential pressure ΔP) of the air springs 7A and 7B output from the pressure sensors 9A and 9B, The calculated value is output to the damper abnormality determination section 24 . In this case, the spring displacement calculator 17 divides the product of the differential pressure ΔP of the air springs 7A and 7B and the pressure receiving area A [m2] by the air spring constant K [N/m] to obtain the air spring displacement ΔX [ m]. That is, the spring displacement calculator 17 performs the calculation of the following equation (2).

Figure 0007204041000002
Figure 0007204041000002

ばね変位算出部17は、算出した空気ばね変位ΔX(例えば、4個の空気ばね7A,7Bのそれぞれの空気ばね変位ΔX)を、空気ばね7A,7Bの上下変位の算出値としてダンパ異常判定部24に出力する。ばね反力算出部18には、減算部16から差分圧力ΔPが入力される。ばね反力算出部18は、圧力センサ9A,9Bから出力された空気ばね7A,7Bの圧力値(より具体的には、差分圧力ΔP)を用いて空気ばね7A,7Bの上下方向の反力を算出し、その算出値を質量変化分算出部19に出力する。この場合、ばね反力算出部18は、差分圧力ΔPと受圧面積Aとを乗算することにより空気ばね反力ΔF[N]を求める。即ち、ばね反力算出部18は、次の数3式の演算を行う。 The spring displacement calculator 17 uses the calculated air spring displacement ΔX (for example, the air spring displacement ΔX of each of the four air springs 7A and 7B) as a calculated value of the vertical displacement of the air springs 7A and 7B to the damper abnormality determination unit. 24. The differential pressure ΔP is input from the subtractor 16 to the spring reaction force calculator 18 . The spring reaction force calculator 18 calculates the vertical reaction force of the air springs 7A and 7B using the pressure values (more specifically, differential pressure ΔP) of the air springs 7A and 7B output from the pressure sensors 9A and 9B. is calculated, and the calculated value is output to the mass change calculation unit 19 . In this case, the spring reaction force calculator 18 multiplies the differential pressure ΔP and the pressure receiving area A to obtain the air spring reaction force ΔF[N]. That is, the spring reaction force calculator 18 performs the calculation of the following formula (3).

Figure 0007204041000003
Figure 0007204041000003

ばね反力算出部18は、算出した空気ばね反力ΔF(例えば、4個の空気ばね7A,7Bのそれぞれの空気ばね反力ΔF)を、空気ばね7A,7Bの圧力値Pに関する第1情報として質量変化分算出部19に出力する。質量変化分算出部19には、ばね反力算出部18から空気ばね反力ΔFが入力される。質量変化分算出部19は、ばね反力算出部18から出力された空気ばね7A,7Bの圧力値Pに関する第1情報(空気ばね反力ΔF)を用いて質量変化分ΔMを算出し、その算出値をばね変位推定部23に出力する。この場合、質量変化分算出部19は、空気ばね反力ΔFを重力加速度gで除算することにより基準値からの車体2の質量変化分ΔMを求める。即ち、質量変化分算出部19は、次の数4式の演算を行う。 The spring reaction force calculator 18 calculates the calculated air spring reaction force ΔF (for example, the air spring reaction force ΔF of each of the four air springs 7A and 7B) as first information regarding the pressure value P of the air springs 7A and 7B. , and is output to the mass change calculation unit 19 . The mass change calculator 19 receives the air spring reaction force ΔF from the spring reaction force calculator 18 . The mass change calculation unit 19 calculates the mass change ΔM using the first information (air spring reaction force ΔF) regarding the pressure value P of the air springs 7A and 7B output from the spring reaction force calculation unit 18. The calculated value is output to the spring displacement estimator 23 . In this case, the mass change calculator 19 obtains the mass change ΔM of the vehicle body 2 from the reference value by dividing the air spring reaction force ΔF by the gravitational acceleration g. That is, the mass change calculation unit 19 performs the calculation of the following equation (4).

Figure 0007204041000004
Figure 0007204041000004

質量変化分算出部19は、算出した質量変化分ΔM(例えば、4個の空気ばね7A,7Bのそれぞれの空気ばねの質量変化分ΔM)を、空気ばね7A,7Bの圧力値Pに関する第2情報としてばね変位推定部23に出力する。軌道上下変位算出部20には、位置センサ11から出力された車両1の現在位置Lが入力される。軌道上下変位算出部20は、車両1の現在位置Lからその位置の軌道の上下変位を求める。具体的には、軌道上下変位算出部20は、車両1の現在位置Lから、診断装置13のメモリ13A内に格納されている左右各輪(車輪4)の軌道MAP(軌道情報)に基づいて、前車軸位置(例えば、進行方向の前側の台車3Aの位置)の軌道の上下変位Sf(左前軌道上下変位Sfl、右前軌道上下変位Sfr)を取得する。軌道上下変位算出部20は、取得した前車軸位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)を、後車軸位置(例えば、進行方向の後側の台車3Bの位置)の軌道の上下変位Sr(左後軌道上下変位Srl、右後軌道上下変位Srr)を算出する軌道上下変位算出部22に出力する。また、軌道上下変位算出部20は、前車軸位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)を、ばね変位推定部23に出力する。 The mass change calculator 19 calculates the calculated mass change ΔM (for example, the mass change ΔM of each of the four air springs 7A and 7B) as a second It is output to the spring displacement estimator 23 as information. The current position L of the vehicle 1 output from the position sensor 11 is input to the track vertical displacement calculator 20 . A track vertical displacement calculator 20 obtains the vertical displacement of the track from the current position L of the vehicle 1 at that position. Specifically, the track vertical displacement calculation unit 20 calculates from the current position L of the vehicle 1 based on the track MAP (track information) of each of the left and right wheels (wheels 4) stored in the memory 13A of the diagnostic device 13. , the track vertical displacement Sf (left front track vertical displacement Sfl, right front track vertical displacement Sfr) at the front axle position (for example, the position of the bogie 3A on the front side in the traveling direction). The track vertical displacement calculator 20 converts the obtained vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) of the track at the front axle position to the vertical displacement Sr ( The left rear track vertical displacement (Srl) and the right rear track vertical displacement (Srr) are output to the track vertical displacement calculator 22 for calculating the vertical displacement. The track vertical displacement calculator 20 also outputs the track vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) at the position of the front axle to the spring displacement estimator 23 .

ここで、軌道上下変位算出部20は、軌道MAP(軌道情報)を呼び出すときに、車両1が走行する路線が単線であれば、データ(情報)をそのまま読み込むことができる。しかし、軌道上下変位算出部20は、路線が複線であれば、現在位置Lを微分して電車の進行方向を演算し、進行方向によって軌道情報を上り線と下り線とで分けることが好ましい。即ち、メモリ13Aには、上り線の軌道情報と下り線の軌道情報とを格納し、そのときの進行方向に応じた軌道情報を用いることが好ましい。この理由は、車両1の軌道は、上り線と下り線とで完全に同一でなく、例えば、上り線と下り線とで分岐路の位置や構造が異なる場合があるためである。さらに、列車の種別によっては、例えば、同じ上り線でも、待避線を通る場合と通過線を通る場合とがあるため、位置情報と速度とから普通列車か優等列車(快速、急行、準急、特急)かを切り分け、それに応じた軌道情報をメモリ13Aに格納してもよい。 Here, when the track MAP (track information) is called, the track vertical displacement calculator 20 can read the data (information) as it is if the track on which the vehicle 1 travels is a single track. However, if the route is a double track, the track vertical displacement calculator 20 preferably differentiates the current position L to calculate the running direction of the train, and divides the track information into up and down lines according to the running direction. That is, it is preferable that the memory 13A stores the trajectory information of the up line and the trajectory information of the down line, and uses the trajectory information according to the traveling direction at that time. The reason for this is that the track of the vehicle 1 is not completely the same on the inbound line and the outbound line, and for example, the positions and structures of branch roads may differ between the inbound line and the outbound line. Furthermore, depending on the type of train, for example, the same inbound track may pass through a siding track or a passing track, so depending on the position information and speed, it may be a local train or a superior train (rapid, express, semi-express, limited express). ), and the trajectory information corresponding thereto may be stored in the memory 13A.

遅れ時間算出部21には、車速センサ10で測定された車両1の走行速度V[m/s](即ち、リアルタイムの走行速度V)が入力される。遅れ時間算出部21は、走行速度Vと車両1の車軸間距離D[m](例えば、前側の台車3Aと後側の台車3Bとの間の距離)とから前車軸位置と後車軸位置との間の遅れ時間τを求める。即ち、遅れ時間算出部21は、車両1の車軸間距離D[m]を走行速度Vで除算することにより遅れ時間τを求める。遅れ時間算出部21は、求めた遅れ時間τを後車軸位置の軌道上下変位算出部22に出力する。 The travel speed V [m/s] of the vehicle 1 measured by the vehicle speed sensor 10 (that is, the real-time travel speed V) is input to the delay time calculator 21 . The delay time calculation unit 21 calculates the front axle position and the rear axle position from the traveling speed V and the distance D [m] between the axles of the vehicle 1 (for example, the distance between the front bogie 3A and the rear bogie 3B). Find the delay time τ between That is, the delay time calculator 21 calculates the delay time τ by dividing the distance D [m] between the axles of the vehicle 1 by the traveling speed V. FIG. The delay time calculator 21 outputs the calculated delay time τ to the track vertical displacement calculator 22 at the rear axle position.

後車軸位置の軌道上下変位算出部22には、前車軸位置の軌道上下変位算出部20から前車軸位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)が入力され、遅れ時間算出部21から遅れ時間τが入力される。後車軸位置の軌道上下変位算出部22は、前車軸位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)と遅れ時間τとから後車軸位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)を算出する。軌道上下変位算出部22は、算出した後車軸位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)をばね変位推定部23に出力する。 The track vertical displacement calculator 22 at the rear axle position receives the track vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) at the front axle position from the track vertical displacement calculator 20 at the front axle position, and the delay time calculator 21 calculates the delay time. τ is input. The track vertical displacement calculator 22 at the rear axle position calculates the track vertical displacement Sr (Srl, Srr) at the rear axle position from the vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) of the track at the front axle position and the delay time τ. The track vertical displacement calculator 22 outputs the calculated track vertical displacement Sr (Srl, Srr) at the rear axle position to the spring displacement estimator 23 .

ばね変位推定部23は、ばね変位算出部17、ダンパ異常判定部24等と共に、車両1に配置されている。ばね変位推定部23には、質量変化分算出部19から「車体2の質量変化分ΔM」が入力され、軌道上下変位算出部20から「前車軸位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)」が入力され、軌道上下変位算出部22から「後車軸位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)」が入力される。ばね変位推定部23は、車体2の質量変化分ΔMと前車軸位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)と後車軸位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)を入力とし、車両モデルにて空気ばね7A,7Bの上下変位を演算により推定する。ばね変位推定部23、その推定値を空気ばね変位推定値ΔXc(例えば、4個の空気ばね7A,7Bのそれぞれの空気ばね変位推定値ΔXc)としてダンパ異常判定部24に出力する。 The spring displacement estimation unit 23 is arranged in the vehicle 1 together with the spring displacement calculation unit 17, the damper abnormality determination unit 24, and the like. The spring displacement estimating unit 23 receives the "mass change ΔM of the vehicle body 2" from the mass change calculating unit 19, and the track vertical displacement calculating unit 20 calculates the "vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) of the track at the position of the front axle. ” is inputted from the track vertical displacement calculator 22, and “vertical displacement Sr (Srl, Srr) of the track at the position of the rear axle” is inputted. A spring displacement estimator 23 receives as input the mass change ΔM of the vehicle body 2, the vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) of the track at the position of the front axle, and the vertical displacement Sr (Srl, Srr) of the track at the position of the rear axle. The vertical displacement of the air springs 7A and 7B is estimated by calculation. The spring displacement estimator 23 outputs the estimated value to the damper abnormality determiner 24 as an air spring displacement estimated value ΔXc (for example, air spring displacement estimated value ΔXc of each of the four air springs 7A and 7B).

即ち、ばね変位推定部23は、「車両1をモデル化した鉄道車両モデル」と「位置センサ11から出力された位置情報(より具体的には、位置情報から得られる軌道の上下変位Sf,Sr)」と「空気ばね7A,7Bの圧力値P(より具体的には、圧力値Pから算出される質量変化分ΔM)」とを用いて空気ばね7A,7Bの上下変位を推定し、ダンパ異常判定部24に出力する。より詳しくは、ばね変位推定部23は、「鉄道車両モデル」と「車速センサ10から出力された車両1の速度値と位置情報とから得られる軌道の上下変位Sf、Sr」と「圧力値Pに関する第2情報(質量変化分ΔM)」とから、空気ばね7A,7Bの上下変位を演算により推定する。ばね変位推定部23は、推定された空気ばね7A,7Bの上下変位、即ち、空気ばね7A,7Bの上下変位の推定値である空気ばね変位推定値ΔXcを、ダンパ異常判定部24に出力する。 That is, the spring displacement estimating unit 23 uses the "railway vehicle model that models the vehicle 1" and the "position information output from the position sensor 11 (more specifically, the vertical displacements Sf and Sr of the track obtained from the position information"). )” and “the pressure value P of the air springs 7A and 7B (more specifically, the amount of change in mass ΔM calculated from the pressure value P)” is used to estimate the vertical displacement of the air springs 7A and 7B, and the damper Output to the abnormality determination unit 24 . More specifically, the spring displacement estimating unit 23 calculates the "railway vehicle model", the "vertical displacements Sf and Sr of the track obtained from the speed value and the position information of the vehicle 1 output from the vehicle speed sensor 10", and the "pressure value P The vertical displacement of the air springs 7A and 7B is estimated by calculation from the second information (the amount of change in mass ΔM) regarding the The spring displacement estimator 23 outputs the estimated vertical displacement of the air springs 7A, 7B, that is, an estimated air spring displacement ΔXc, which is an estimated value of the vertical displacement of the air springs 7A, 7B, to the damper abnormality determiner 24. .

ここで、鉄道車両モデルは、例えば、特許文献1に記載されたような「車両モデル」を用いることができる。即ち、ばね変位推定部23は、特許文献1の段落[0036]以降および図面の図3に記載されたような鉄道車両モデル(状態方程式)を用いて空気ばね7A,7Bの上下変位を推定(空気ばね変位推定値ΔXcを演算)することができる。なお、ばね変位推定部23は、特許文献1以外の鉄道車両モデル(状態方程式)を用いてもよい。例えば、空気ばね7A,7Bの上下変位の推定値をより精度よく求めることができる車両モデル(状態方程式)、換言すれば、車両1の構造により対応した車両モデル(状態方程式)を用いることができる。 Here, for the railway vehicle model, for example, a "vehicle model" as described in Patent Literature 1 can be used. That is, the spring displacement estimator 23 estimates the vertical displacements of the air springs 7A and 7B using the railway vehicle model (state equation) as described after paragraph [0036] of Patent Document 1 and in FIG. An air spring displacement estimated value ΔXc can be calculated). Note that the spring displacement estimator 23 may use a railway vehicle model (state equation) other than that of Patent Document 1. For example, it is possible to use a vehicle model (state equation) capable of more accurately determining the estimated values of the vertical displacements of the air springs 7A and 7B, in other words, a vehicle model (state equation) corresponding to the structure of the vehicle 1. .

ダンパ異常判定部24には、ばね変位算出部17から空気ばね変位ΔXが入力され、ばね変位推定部23から空気ばね変位推定値ΔXcが入力される。ダンパ異常判定部24は、空気ばね変位ΔXと空気ばね変位推定値ΔXcとを比較し、ダンパ8A,8Bが正常か異常かを判定する。即ち、ダンパ異常判定部24は、ばね変位算出部17から出力された空気ばね7A,7Bの上下変位の算出値である空気ばね変位ΔXと、ばね変位推定部23から出力された空気ばね7A,7Bの上下変位の推定値である空気ばね変位推定値ΔXcとを比較し、異常を判定する。ダンパ異常判定部24は、例えば、空気ばね変位ΔXと空気ばね変位推定値ΔXcとの差分値が、予め設定された閾値X1以上である場合に、ダンパ8A,8Bが異常であると判定することができる。閾値X1は、ダンパ8A,8Bが正常か異常かを判定するための判定基準となる閾値であり、メモリ13Aに予め記憶しておく。閾値X1は、例えば、計算、実験、シミュレーション等により予め求めることができ、精度のよい判定を行うことができる値として設定する。ダンパ異常判定部24は、ダンパ8A,8Bが正常であるか否かの判定結果、即ち、上下動ダンパ異常検出結果を、診断装置13の診断情報として上位の制御装置に出力(通知)する。これにより、上位の制御装置は、上下動ダンパ異常検出結果(ダンパ8A,8Bが正常であるか否か)を取得することができる。上位の制御装置は、例えば、異常である旨の判定結果を取得した場合、車両1の運転室に設けられたモニタ等に警告の表示をすることにより運転手に報知する。 The damper abnormality determining section 24 receives the air spring displacement ΔX from the spring displacement calculating section 17 and the estimated air spring displacement ΔXc from the spring displacement estimating section 23 . A damper abnormality determination unit 24 compares the air spring displacement ΔX and the air spring displacement estimated value ΔXc to determine whether the dampers 8A and 8B are normal or abnormal. That is, the damper abnormality determination unit 24 calculates the air spring displacement ΔX, which is the calculated value of the vertical displacement of the air springs 7A and 7B output from the spring displacement calculation unit 17, and the air spring displacement ΔX output from the spring displacement estimation unit 23. The air spring displacement estimated value ΔXc, which is the estimated value of the vertical displacement of 7B, is compared to determine abnormality. The damper abnormality determination unit 24 determines that the dampers 8A and 8B are abnormal when, for example, the difference between the air spring displacement ΔX and the air spring displacement estimated value ΔXc is equal to or greater than a preset threshold value X1. can be done. The threshold value X1 is a threshold value that serves as a criterion for determining whether the dampers 8A and 8B are normal or abnormal, and is stored in advance in the memory 13A. The threshold value X1 can be obtained in advance by calculation, experiment, simulation, or the like, and is set as a value that enables accurate determination. The damper abnormality determination unit 24 outputs (notifies) the result of determination as to whether the dampers 8A and 8B are normal, that is, the detection result of the vertical motion damper abnormality as diagnostic information of the diagnostic device 13 to a higher control device. As a result, the host control device can acquire the vertical motion damper abnormality detection result (whether or not the dampers 8A and 8B are normal). For example, when the host control device acquires a determination result indicating that there is an abnormality, it notifies the driver by displaying a warning on a monitor or the like provided in the driver's cab of the vehicle 1 .

第1の実施形態による車両1および車両1に搭載された作動状態診断装置12は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。 The vehicle 1 and the operating state diagnosis device 12 mounted on the vehicle 1 according to the first embodiment have the configuration as described above. Next, the operation thereof will be described.

車両1は、レールR(軌道)に沿って、例えば図1の左側に向けて走行する。車両1が走行しているときに、例えばロール(横揺れ)またはピッチ(前後方向の揺れ)等の振動が発生すると、ダンパ8A,8Bは、このときの上,下方向の振動を低減させるような減衰力を発生する。これにより、車体2の上下方向の振動を低減(抑制)することができる。また、車両1の走行中、診断装置13には、上位の制御装置から通信回線14を介して車両1の車両情報、即ち、空気ばね7A,7Bの圧力値P、車両1の現在位置Lおよび走行速度Vが上位信号として入力される。診断装置13は、リアルタイムで取得した圧力値Pと現在位置Lと走行速度Vとに基づいて、ダンパ8A,8Bの作動状態を診断する。即ち、診断装置13は、車両1の走行中にダンパ8A,8Bの異常を判定する。 The vehicle 1 runs, for example, toward the left side in FIG. 1 along the rail R (track). When the vehicle 1 is running and vibration such as roll (horizontal sway) or pitch (back and forth sway) occurs, the dampers 8A and 8B reduce the upward and downward vibrations at this time. damping force. As a result, vertical vibration of the vehicle body 2 can be reduced (suppressed). While the vehicle 1 is running, the vehicle information of the vehicle 1, that is, the pressure values P of the air springs 7A and 7B, the current position L of the vehicle 1, and the A traveling speed V is input as a high-order signal. The diagnostic device 13 diagnoses the operational states of the dampers 8A and 8B based on the pressure value P, the current position L, and the running speed V acquired in real time. That is, the diagnosis device 13 determines abnormality of the dampers 8A and 8B while the vehicle 1 is running.

図3の流れ図は、診断装置13で行われる診断処理(異常の判定処理)を示している。図3の処理は、診断装置13が起動した後、所定の制御周期(例えば、10msec)で繰り返し実行される。 The flow chart of FIG. 3 shows diagnostic processing (abnormality determination processing) performed by the diagnostic device 13 . The process of FIG. 3 is repeatedly executed at a predetermined control period (for example, 10 msec) after the diagnosis device 13 is activated.

図3の処理が開始されると、診断装置13は、S1で、上位信号から情報を取得する。即ち、S1では、図示しない上位の制御装置から通信回線14を介して車両1の車両情報、具体的には、車両1の位置情報(現在位置L)、車両1の速度値(走行速度V)、空気ばね7A,7Bの内圧である圧力値Pを取得する。S2では、S1で取得した車両情報(現在位置L、走行速度V、圧力値P)から「前車軸位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)」と「後車軸位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)」と「質量変化分ΔM」とを求め、鉄道車両モデルを基に空気ばね変位推定値ΔXcを演算する。S3では、S1で取得した車両情報(圧力値P)から空気ばね変位ΔXを演算する。 When the process of FIG. 3 is started, the diagnostic device 13 acquires information from the upper signal in S1. That is, in S1, the vehicle information of the vehicle 1, specifically, the position information of the vehicle 1 (current position L) and the speed value of the vehicle 1 (running speed V) are transmitted from a host controller (not shown) through the communication line 14. , the pressure value P, which is the internal pressure of the air springs 7A and 7B, is obtained. In S2, from the vehicle information (current position L, running speed V, pressure value P) obtained in S1, "vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) of the track at the position of the front axle" and "vertical displacement Sr of the track at the position of the rear axle" are calculated. (Srl, Srr)" and "mass change amount ΔM" are obtained, and an air spring displacement estimated value ΔXc is calculated based on the railway vehicle model. At S3, the air spring displacement ΔX is calculated from the vehicle information (pressure value P) acquired at S1.

S4では、ダンパ8A,8Bが正常であるか否かを判定する。この場合、S4では、S2で演算された空気ばね変位推定値ΔXcとS3で演算した空気ばね変位ΔXとを比較する。即ち、S4では、例えば、空気ばね変位推定値ΔXcと空気ばね変位ΔXとの差分値が閾値X1以上であるか否かを判定する。S4で「NO」、即ち、空気ばね変位推定値ΔXcと空気ばね変位ΔXとの差分値が閾値X1よりも小さいと判定された場合は、S5に進む。一方、S4で「YES」、即ち、空気ばね変位推定値ΔXcと空気ばね変位ΔXとの差分値が閾値X1以上であると判定された場合は、S7に進む。 In S4, it is determined whether or not the dampers 8A and 8B are normal. In this case, in S4, the air spring displacement estimated value ΔXc calculated in S2 and the air spring displacement ΔX calculated in S3 are compared. That is, in S4, for example, it is determined whether or not the difference value between the air spring displacement estimated value ΔXc and the air spring displacement ΔX is equal to or greater than the threshold value X1. If "NO" in S4, that is, if it is determined that the difference value between the air spring displacement estimated value ΔXc and the air spring displacement ΔX is smaller than the threshold value X1, the process proceeds to S5. On the other hand, if "YES" in S4, that is, if it is determined that the difference value between the air spring displacement estimated value ΔXc and the air spring displacement ΔX is equal to or greater than the threshold value X1, the process proceeds to S7.

S5では、ダンパ8A,8Bが正常であると判定し、S6に進む。S6では、ダンパ異常判定部24から診断情報として「ダンパ正常」の信号を上位の制御装置に出力(通知)し、エンド(リターン)する。即ち、エンドを介してスタートに戻り、S1以降の処理を繰り返す。これに対して、S7では、ダンパ8A,8Bが異常であると判定し、S8に進む。S8では、ダンパ異常判定部24から診断情報として「ダンパ異常」の信号を上位の制御装置に出力(通知)し、エンド(リターン)する。なお、S6の「ダンパ正常」の通知は、運転中の通知と兼ねてもよく、省略してもよい。即ち、ダンパ異常判定部24は、ダンパ8A,8Bが異常であると判定した場合のみ、診断情報として「ダンパ異常」の信号を上位の制御装置に出力する構成としてもよい。 In S5, it is determined that the dampers 8A and 8B are normal, and the process proceeds to S6. In S6, the damper abnormality determination unit 24 outputs (notifies) a signal indicating that the damper is normal as diagnostic information to the upper controller, and ends (returns). That is, it returns to the start via the end, and repeats the processing from S1 onwards. On the other hand, in S7, it is determined that the dampers 8A and 8B are abnormal, and the process proceeds to S8. In S8, the damper abnormality determination unit 24 outputs (notifies) a signal indicating "damper abnormality" as diagnostic information to the upper controller, and ends (returns). It should be noted that the notification of "damper normal" in S6 may serve as notification during operation, or may be omitted. That is, the damper abnormality determination unit 24 may be configured to output a "damper abnormality" signal as diagnostic information to the host controller only when it is determined that the dampers 8A and 8B are abnormal.

なお、S4の処理、即ち、ダンパ異常判定部24で空気ばね変位ΔXと空気ばね変位推定値ΔXcとを比較するときは、リアルタイムで常時比較してもよく、また、予め設定した時間(規定時間)内の平均値を比較してもよい。さらに、ダンパ異常判定部24は、空気ばね変位ΔXと空気ばね変位推定値ΔXcとの差の積算値が規定値以上になった場合に、異常と判定してもよい。即ち、異常判定(作動状態の診断)に関する数値処理については、上述した処理に限らない。 In addition, when the processing of S4, that is, the comparison between the air spring displacement ΔX and the air spring displacement estimated value ΔXc in the damper abnormality determination unit 24, the comparison may be performed constantly in real time, or a preset time (specified time ) may be compared. Furthermore, the damper abnormality determination unit 24 may determine that there is an abnormality when the integrated value of the difference between the air spring displacement ΔX and the air spring displacement estimated value ΔXc is equal to or greater than a specified value. In other words, the numerical processing related to abnormality determination (diagnosis of operating state) is not limited to the processing described above.

また、例えば、S4で全ての空気ばね7A,7Bの空気ばね変位推定値ΔXcと空気ばね変位ΔXとの差分値が閾値X1以上であると判定された場合を考える。この場合は、ダンパ8A,8Bの全て(4本)が同時に異常状態になったとも考えられるが、このような異常状態になる可能性は低い。そこで、このような場合には、軌道異常と判定してもよい。例えば、このような判定を行う処理を、図3のS4の処理の後に加えてもよい。さらに、ダンパ異常判定部24は、空気ばね変位ΔXと空気ばね変位推定値ΔXcとの差分値が閾値X1以上と判定されたときに、例えば、異常判定する区間を長く取り、走行路線中の特定区間(短い区間)のみ異常(差分値が閾値X1以上)の場合は軌道異常と判定し、走行路線中の全体にわたり異常(差分値が閾値X1以上)の場合はダンパ異常と判定してもよい。即ち、軌道異常とダンパ異常との切り分けを行ってもよい。いずれにしても、第1の実施形態では、車両1が走行しているときに、上位信号として車両1に常時流れている情報に基づいて、ダンパ8A,8Bの異常判定(作動状態診断)をリアルタイムで高精度に行うことができる。 Also, for example, consider a case where it is determined in S4 that the difference value between the air spring displacement estimated value ΔXc of all the air springs 7A and 7B and the air spring displacement ΔX is equal to or greater than the threshold value X1. In this case, it is conceivable that all of the dampers 8A and 8B (four dampers) are in an abnormal state at the same time, but such an abnormal state is unlikely. Therefore, in such a case, it may be determined that there is a track abnormality. For example, a process of making such a determination may be added after the process of S4 in FIG. Furthermore, when it is determined that the difference value between the air spring displacement ΔX and the air spring displacement estimated value ΔXc is equal to or greater than the threshold value X1, the damper abnormality determination unit 24, for example, lengthens the section for abnormality determination, and specifies the section on the traveling route. If there is an abnormality in only a section (a short section) (the difference value is equal to or greater than the threshold value X1), it may be determined that the track is abnormal, and if the entire travel route is abnormal (the difference value is equal to or greater than the threshold value X1), it may be determined that the damper is abnormal. . That is, it is also possible to separate the track abnormality from the damper abnormality. In any case, in the first embodiment, when the vehicle 1 is running, abnormality determination (operating state diagnosis) of the dampers 8A and 8B is performed based on information constantly flowing to the vehicle 1 as a host signal. It can be done in real time with high accuracy.

以上のように、第1の実施形態によれば、「空気ばね7A,7Bの上下変位の算出値である空気ばね変位ΔX」と「空気ばね7A,7Bの上下変位の推定値である空気ばね変位推定値ΔXc」とを比較し、異常を判定する。この場合、ばね変位算出部17は、既存の圧力センサ9A,9Bにより測定された圧力値Pを用いて空気ばね変位ΔXを算出できる。また、ばね変位推定部23は、既存の圧力センサ9A,9Bにより測定された圧力値Pと既存の位置センサ11により取得される位置情報とを用いて空気ばね変位推定値ΔXcを推定することができる。さらに、ばね変位推定部23は、位置情報から得られるその位置の軌道の情報(軌道の上下変位Sf,Sr)から鉄道車両モデルを用いて空気ばね変位推定値ΔXcを推定することができるため、この推定の精度を向上できる。これにより、追加のセンサが必要になることを抑制しつつ異常の判定の精度を向上できる。 As described above, according to the first embodiment, "air spring displacement ΔX that is a calculated value of the vertical displacement of the air springs 7A and 7B" and "air spring displacement ΔX that is an estimated value of the vertical displacement of the air springs 7A and 7B" displacement estimated value ΔXc" to determine abnormality. In this case, the spring displacement calculator 17 can calculate the air spring displacement ΔX using the pressure value P measured by the existing pressure sensors 9A and 9B. Further, the spring displacement estimation unit 23 can estimate the air spring displacement estimated value ΔXc using the pressure value P measured by the existing pressure sensors 9A and 9B and the position information acquired by the existing position sensor 11. can. Furthermore, the spring displacement estimating unit 23 can estimate the air spring displacement estimated value ΔXc using the railway vehicle model from the track information (track vertical displacement Sf, Sr) at that position obtained from the position information. The accuracy of this estimation can be improved. As a result, the accuracy of abnormality determination can be improved while suppressing the need for an additional sensor.

第1の実施形態によれば、ばね変位推定部23は、「鉄道車両モデル」と「車速センサ10から出力された速度値と既存の位置センサ11により取得される位置情報とから得られる軌道の上下変位Sf,Sr」と「圧力値Pに関する情報である車体2の質量変化分ΔM」とから空気ばね変位推定値ΔXcを推定する。このため、ばね変位推定部23は、進行方向前側の車軸(前側の台車3A)に対応する位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)と進行方向後側の車軸(後側の台車3B)に対応する位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)とを用いて空気ばね変位推定値ΔXcを推定できる。これにより、ばね変位推定部23の推定精度をより向上できる。 According to the first embodiment, the spring displacement estimator 23 uses the "railway vehicle model", the "velocity value output from the vehicle speed sensor 10, and the positional information acquired by the existing position sensor 11. The air spring displacement estimated value ΔXc is estimated from the vertical displacements Sf, Sr” and the “mass change amount ΔM of the vehicle body 2, which is information about the pressure value P”. For this reason, the spring displacement estimator 23 calculates the vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) of the track at the position corresponding to the axle on the front side in the direction of travel (bogie 3A on the front side) and the axle on the rear side in the direction of travel (bogie 3B on the rear side). The air spring displacement estimated value ΔXc can be estimated using the vertical displacement Sr (Srl, Srr) of the track at the position corresponding to . Thereby, the estimation accuracy of the spring displacement estimator 23 can be further improved.

なお、第1の実施形態では、車速センサ10から出力された速度値(走行速度V)を用いて、進行方向後側の車軸(後側の台車3B)に対応する位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)を算出する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、車速センサ10を省略し、位置センサ11の位置情報(現在位置L)から算出された速度値(走行速度V)を用いて、進行方向後側の車軸(後側の台車3B)に対応する位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)を算出してもよい。 In the first embodiment, the speed value (running speed V) output from the vehicle speed sensor 10 is used to calculate the vertical displacement Sr of the track at the position corresponding to the rear axle (rear bogie 3B) in the traveling direction. The case where (Srl, Srr) is calculated has been described as an example. However, not limited to this, for example, the vehicle speed sensor 10 is omitted, and the speed value (travel speed V) calculated from the position information (current position L) of the position sensor 11 is used to calculate the rear axle in the traveling direction (rear The vertical displacement Sr (Srl, Srr) of the track at the position corresponding to the side carriage 3B) may be calculated.

即ち、ばね機構変位推定部は、「鉄道車両モデル」と「位置情報から算出された鉄道車両の速度値と位置情報とから得られる軌道の上下変位」と「圧力値に関する情報」とからばね機構の上下変位を推定してもよい。この場合も、ばね機構変位推定部は、進行方向前側の車軸に対応する位置の軌道の上下変位と進行方向後側の車軸に対応する位置の軌道の上下変位とを用いてばね機構の上下変位を推定できる。このため、この場合も、ばね機構変位推定部の推定精度をより向上できる。 That is, the spring mechanism displacement estimating unit calculates the spring mechanism based on the "railway vehicle model", the "vertical displacement of the track obtained from the speed value of the railway vehicle calculated from the position information and the position information", and the "information on the pressure value". may be estimated. In this case as well, the spring mechanism displacement estimator uses the vertical displacement of the track at the position corresponding to the axle on the front side in the traveling direction and the vertical displacement of the track at the position corresponding to the axle on the rear side in the traveling direction to calculate the vertical displacement of the spring mechanism. can be estimated. Therefore, also in this case, the estimation accuracy of the spring mechanism displacement estimator can be further improved.

第1の実施形態では、位置情報(現在位置L)と速度値(走行速度V)とを用いて進行方向前側の車軸(前側の台車3A)に対応する位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)と進行方向後側の車軸(後側の台車3B)に対応する位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)とを取得する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、速度値を用いずに軌道の上下変位を取得する構成としてもよい。即ち、鉄道車両の現在の位置(位置情報)と鉄道車両が走行している路線の軌道情報(軌道MAP)と鉄道車両の寸法とから進行方向前側の車軸(前側の台車)に対応する位置の軌道の上下変位と進行方向後側の車軸(後側の台車)に対応する位置の軌道の上下変位とを取得してもよい。 In the first embodiment, the vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) and the vertical displacement Sr (Srl, Srr) of the track at the position corresponding to the axle (rear bogie 3B) on the rear side in the direction of travel has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, a configuration may be adopted in which the vertical displacement of the track is acquired without using the velocity value. That is, from the current position (position information) of the railway vehicle, the track information (track map) of the route on which the railway vehicle is running, and the dimensions of the railway vehicle, the position corresponding to the front axle (front bogie) in the traveling direction is determined. The vertical displacement of the track and the vertical displacement of the track at the position corresponding to the axle on the rear side in the direction of travel (the truck on the rear side) may be acquired.

第1の実施形態では、ダンパ8A,8Bの異常判定の演算処理を行う診断装置13を上位の制御装置と別に設けた場合を例に挙げて説明したが、診断装置13を上位の制御装置に組み込んでもよい。即ち、緩衝器の異常判定は、この判定を行う専用の演算処理装置(マイクロコンピュータ)を備える構成としてもよいし、他の制御処理を行う演算処理装置(マイクロコンピュータ)に内蔵してもよい。 In the first embodiment, the case where the diagnostic device 13 for performing arithmetic processing for determining abnormality of the dampers 8A and 8B is provided separately from the host control device has been described as an example. may be incorporated. That is, the shock absorber abnormality determination may be performed by a dedicated arithmetic processing unit (microcomputer) for this determination, or may be incorporated in an arithmetic processing unit (microcomputer) for performing other control processing.

第1の実施形態では、診断装置13により車両1の走行中にリアルタイムで常時異常判定を行うことができる。しかし、診断装置13の鉄道車両モデルに基づく演算機能(推定機能)は、車両1の走行速度Vや軌道条件(現在位置L)によって誤差が大きくなる(空気ばね変位推定値ΔXcの精度が低くなる)可能性がある。そこで、図4に示す第1の変形例のように、車両1が予め設定した走行区間(L1とL2との間)を予め設定した走行速度(V1とV2との間)で走行しているときに、異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。 In the first embodiment, the diagnosis device 13 can always perform abnormality determination in real time while the vehicle 1 is running. However, the calculation function (estimation function) based on the railway vehicle model of the diagnosis device 13 has a large error due to the running speed V of the vehicle 1 and the track condition (current position L) (the accuracy of the air spring displacement estimated value ΔXc decreases. )there is a possibility. Therefore, as in the first modification shown in FIG. 4, the vehicle 1 travels in a preset travel section (between L1 and L2) at a preset travel speed (between V1 and V2). Sometimes, it may be configured to perform abnormality determination (operating state diagnosis).

即ち、第1の変形例では、診断装置13は、位置情報(現在位置L)が予め定められた範囲内(L1<L<L2)であり、かつ、速度値(走行速度V)が予め定められた範囲内(V1<V<V2)であるときの空気ばね変位推定値ΔXcを用いてダンパ8A,8Bの作動状態を診断する。このために、第1の変形例では、第1の実施形態の図3のS1とS2の間にS21およびS22の処理を追加している。即ち、第1の変形例では、図4に示すように、S1とS2との間でS21とS22の処理を行う。この場合、S1に続くS21では、S1で取得した現在位置L(位置情報)が所定の範囲内、例えば、所定値L1から所定値L2の間(L1<L<L2)であるか否かを判定する。S21で「YES」と判定された場合はS22に進み、S21で「NO」と判定された場合はS1に戻る。S22では、S1で取得した走行速度V(速度値)が所定の範囲内、例えば、所定値V1から所定値V2の間(V1<V<V2)であるか否かを判定する。S22で「YES」と判定された場合はS2以降の処理(異常判定処理)に進み、S22で「NO」と判定された場合はS1に戻る。 That is, in the first modification, the diagnosis device 13 determines that the position information (current position L) is within a predetermined range (L1<L<L2) and the speed value (travel speed V) is predetermined. The operation state of the dampers 8A, 8B is diagnosed using the air spring displacement estimated value ΔXc within the determined range (V1<V<V2). For this reason, in the first modified example, processes of S21 and S22 are added between S1 and S2 of FIG. 3 of the first embodiment. That is, in the first modification, as shown in FIG. 4, the processes of S21 and S22 are performed between S1 and S2. In this case, in S21 following S1, it is checked whether the current position L (position information) acquired in S1 is within a predetermined range, for example, between a predetermined value L1 and a predetermined value L2 (L1<L<L2). judge. If the determination is YES in S21, the process proceeds to S22, and if the determination is NO in S21, the process returns to S1. In S22, it is determined whether the traveling speed V (speed value) acquired in S1 is within a predetermined range, for example, between a predetermined value V1 and a predetermined value V2 (V1<V<V2). If "YES" is determined in S22, the process proceeds to the process after S2 (abnormality determination process), and if "NO" is determined in S22, the process returns to S1.

このように、第1の変形例では、異常判定する区間および走行速度が設定されている。このため、例えば、速度(所定値V1,V2)を適切に設定することにより、朝または夕方の通勤時のように、車両1の前後に別の車両が詰まっており通常よりも車両1の走行速度Vが遅い状態では、異常判定を中止することができる。また、区間(所定値L1,L2)を適切に設定することで、例えば、分岐器前後等の軌道が著しく悪い区間(異常判定に適していない場所)での空気ばね変位推定値ΔXcを除外し、直線水平区間等の軌道が著しく良い区間(異常判定に適している場所)での空気ばね変位推定値ΔXcを採用することができる。これにより、異常判定の精度を高めることができる。即ち、このような第1の変形例によれば、位置情報が予め定められた範囲内であるときの空気ばね変位推定値ΔXcを用いてダンパ8A,8Bの作動状態を診断できる。このため、直線区間等の軌道が安定する走行区間の空気ばね変位推定値ΔXcを用いてダンパ8A,8Bの作動状態を診断することができる。これにより、この面からも異常の判定の精度を向上できる。なお、S21またはS22のいずれか一方を省略してもよい。 Thus, in the first modified example, the section and the running speed for determining abnormality are set. For this reason, for example, by appropriately setting the speeds (predetermined values V1 and V2), it is possible to prevent the vehicle 1 from traveling more than usual when another vehicle is jammed in front of or behind the vehicle 1, such as when commuting in the morning or evening. When the speed V is slow, the abnormality determination can be stopped. Also, by appropriately setting the sections (predetermined values L1 and L2), the air spring displacement estimated value ΔXc in sections where the trajectory is extremely poor (places not suitable for abnormality determination) such as before and after the turnout can be excluded. , an air spring displacement estimated value ΔXc in a section with a remarkably good trajectory (place suitable for abnormality determination) such as a straight horizontal section. Thereby, the accuracy of abnormality determination can be improved. That is, according to such a first modification, the operation states of the dampers 8A and 8B can be diagnosed using the air spring displacement estimated value ΔXc when the position information is within the predetermined range. Therefore, the operation states of the dampers 8A and 8B can be diagnosed using the air spring displacement estimated value ΔXc in a traveling section such as a straight section where the track is stable. As a result, the accuracy of abnormality determination can be improved from this aspect as well. Either one of S21 or S22 may be omitted.

第1の実施形態では、診断装置13により車両1の走行中にリアルタイムで常時異常判定を行うことができる。しかし、車両1の走行条件や車体2の積載条件によって誤差が大きくなる可能性がある。そこで、図5に示す第2の変形例のように、予め設定した時間(t1とt2との間)に異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。即ち、第2の変形例では、診断装置13は、現在時刻が予め定められた範囲内(t1<t<t2)であるときの空気ばね変位推定値ΔXcを用いてダンパ8A,8Bの作動状態を診断する。このために、第2の変形例では、第1の実施形態の図3のS1とS2の間にS31およびS32の処理を追加している。即ち、第2の変形例では、図5に示すように、S1とS2との間でS31とS32の処理を行う。この場合、S1に続くS31では、現在時刻tを取得する。S31に続くS32では、S31で取得した現在時刻tが所定の範囲内、例えば、時刻t1と時刻t2との間(t1<t<t2)であるか否かを判定する。S32で「YES」と判定された場合はS2以降の処理(異常判定処理)に進み、S32で「NO」と判定された場合はS1に戻る。 In the first embodiment, the diagnosis device 13 can always perform abnormality determination in real time while the vehicle 1 is running. However, the error may increase depending on the traveling conditions of the vehicle 1 and the loading conditions of the vehicle body 2 . Therefore, as in the second modification shown in FIG. 5, a configuration may be adopted in which abnormality determination (operating state diagnosis) is performed at a preset time (between t1 and t2). That is, in the second modification, the diagnostic device 13 uses the air spring displacement estimated value ΔXc when the current time is within a predetermined range (t1<t<t2) to determine the operating states of the dampers 8A and 8B. Diagnose. For this reason, in the second modification, processes of S31 and S32 are added between S1 and S2 of FIG. 3 of the first embodiment. That is, in the second modification, as shown in FIG. 5, the processes of S31 and S32 are performed between S1 and S2. In this case, in S31 following S1, the current time t is acquired. In S32 following S31, it is determined whether or not the current time t obtained in S31 is within a predetermined range, for example, between time t1 and time t2 (t1<t<t2). If "YES" is determined in S32, the process proceeds to the process after S2 (abnormality determination process), and if "NO" is determined in S32, the process returns to S1.

このように、第2の変形例では、異常判定する時刻が設定されている。このため、時刻t1,t2を適切に設定することで、例えば、早朝、深夜または日中等、車両1の走行条件が比較的一定の条件を選んで異常判定をすることができる。これにより、異常判定の精度を高めることができる。即ち、このような第2の変形例によれば、現在時刻が予め定められた範囲内であるときの空気ばね変位推定値ΔXcを用いてダンパ8A,8Bの作動状態を診断できる。このため、早朝、深夜または日中等の車両1の走行条件が比較的一定となる時刻の空気ばね変位推定値ΔXcを用いてダンパ8A,8Bの作動状態を診断することができる。これにより、この面からも異常の判定の精度を向上できる。 Thus, in the second modified example, the time for abnormality determination is set. Therefore, by appropriately setting the times t1 and t2, it is possible to select conditions in which the running conditions of the vehicle 1 are relatively constant, such as early morning, late at night, or during the day, and to make an abnormality determination. Thereby, the accuracy of abnormality determination can be improved. That is, according to the second modification, the operation states of the dampers 8A and 8B can be diagnosed using the air spring displacement estimated value ΔXc when the current time is within the predetermined range. Therefore, the operation states of the dampers 8A and 8B can be diagnosed using the air spring displacement estimated value ΔXc at times when the running conditions of the vehicle 1 are relatively constant, such as early in the morning, late at night, or during the day. As a result, the accuracy of abnormality determination can be improved from this aspect as well.

また、図6は、第3の変形例を示している。第3の変形例は、第1の変形例と第2の変形例とを組み合わせている。即ち、第3の変形例では、車両1が予め設定した走行区間(L1とL2との間)を予め設定した走行速度(V1とV2との間)で走行しており、かつ、予め設定した時間(t1とt2との間)であるときに、異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。これにより、異常判定の精度をより高めることができる。 Also, FIG. 6 shows a third modification. A third modification combines the first and second modifications. That is, in the third modification, the vehicle 1 travels in a preset travel section (between L1 and L2) at a preset travel speed (between V1 and V2), and An abnormality determination (operating state diagnosis) may be performed during time (between t1 and t2). Thereby, the accuracy of abnormality determination can be further improved.

第1の実施形態および第1ないし第3の変形例では、空気ばね7A,7Bの圧力(内圧)の値と関係なく異常判定を行う場合を例に挙げて説明した。ここで、車両1は、通常、乗員乗客の数に合わせて空気ばね7A,7Bの内圧を調整し、車高を一定に保っている。しかし、例えば、空気ばね7A,7Bの空気が漏れた場合、または、車体傾斜のために空気ばね7A,7Bの内圧を上げている場合は、推定の演算精度が低下し、誤判定する可能性がある。そこで、図7に示す第4の変形例のように、空気ばね7A,7Bの圧力が予め設定した範囲(P1とP2との間)のときに、異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。 In the first embodiment and the first to third modifications, the case where the abnormality determination is performed regardless of the pressure (internal pressure) values of the air springs 7A and 7B has been described as an example. Here, the vehicle 1 normally adjusts the internal pressure of the air springs 7A and 7B according to the number of passengers on board to keep the vehicle height constant. However, for example, if air leaks from the air springs 7A and 7B, or if the internal pressure of the air springs 7A and 7B is increased due to the tilt of the vehicle body, the calculation accuracy of the estimation decreases and there is a possibility of erroneous determination. There is Therefore, as in the fourth modification shown in FIG. 7, when the pressure of the air springs 7A and 7B is within a preset range (between P1 and P2), an abnormality determination (operating state diagnosis) is performed. good too.

即ち、第4の変形例では、診断装置13は、空気ばね7A,7Bの圧力Pが予め設定した範囲内(P1<P<P2)であるときの空気ばね変位推定値ΔXcを用いてダンパ8A,8Bの作動状態を診断する。このために、第4の変形例では、図6に示す第3の変形例のS32の処理の後にS41の処理を追加している。即ち、第4の変形例では、図7に示すように、S32とS2との間でS41の処理を行う。この場合、S32に続くS41では、S1で取得した空気ばね7A,7Bの圧力値Pが圧力値P1とP2との間(P1<P<P2)であるか否かを判定する。S41で「YES」と判定された場合はS2以降の処理(異常判定処理)に進み、S41で「NO」と判定された場合はS1に戻る。このように、第4の変形例では、異常判定する圧力が設定されている。このため、圧力値P1,P2を適切に設定することで、空気ばね7A,7Bの内圧が異常なとき(例えば、内圧変化が大きいとき)の推定値に基づく誤判定を抑制できる。これにより、異常判定の精度を高めることができる。 That is, in the fourth modification, the diagnostic device 13 determines the damper 8A using the air spring displacement estimated value ΔXc when the pressure P of the air springs 7A and 7B is within a preset range (P1<P<P2). , 8B. For this reason, in the fourth modification, the processing of S41 is added after the processing of S32 of the third modification shown in FIG. That is, in the fourth modification, as shown in FIG. 7, the process of S41 is performed between S32 and S2. In this case, in S41 following S32, it is determined whether or not the pressure value P of the air springs 7A and 7B obtained in S1 is between the pressure values P1 and P2 (P1<P<P2). If "YES" is determined in S41, the process proceeds to the process after S2 (abnormality determination process), and if "NO" is determined in S41, the process returns to S1. Thus, in the fourth modified example, the pressure for determining abnormality is set. Therefore, by appropriately setting the pressure values P1 and P2, it is possible to suppress erroneous determinations based on estimated values when the internal pressures of the air springs 7A and 7B are abnormal (for example, when internal pressure changes are large). Thereby, the accuracy of abnormality determination can be improved.

第1の実施形態および第1ないし第4の変形例では、車両1の進行方向と関係なく異常判定を行う場合を例に挙げて説明した。しかし、車両1は、「上り線と下り線」または「外回り線と内回り線」で軌道状態やポイントの有無が異なり、同一の閾値では推定の演算精度が低下し、誤判定する可能性がある。そこで、図8に示す第5の変形例のように、車両1が上り線を走行しているときに、異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。また、図9に示す第6の変形例のように、車両1が下り線を走行しているときに、異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。車両1の進行方向は、例えば、位置情報から判定することができる。これにより、位置情報から車両1の進行方向に応じた軌道の上下変位を用いてダンパ8A,8Bの作動状態を診断することができる。 In the first embodiment and the first to fourth modifications, the case where the abnormality determination is performed regardless of the traveling direction of the vehicle 1 has been described as an example. However, the vehicle 1 has different track conditions and presence/absence of points depending on whether it is an "inbound line and an outbound line" or an "outer circuit and an inner circuit". . Therefore, as in a fifth modified example shown in FIG. 8, the abnormality determination (operating state diagnosis) may be performed while the vehicle 1 is traveling on an up lane. Further, as in the sixth modification shown in FIG. 9, the abnormality determination (operating state diagnosis) may be performed while the vehicle 1 is running on the outbound track. The traveling direction of the vehicle 1 can be determined from position information, for example. As a result, the operational states of the dampers 8A and 8B can be diagnosed using the vertical displacement of the track according to the traveling direction of the vehicle 1 from the position information.

図8に示す第5の変形例では、図7に示す第4の変形例の処理の途中にS51の処理を追加している。S51では、進行方向が上りであるか否かを判定する。図9に示す第6の変形例では、図8に示す第5の変形例のS21,S22,S32,S41、S51の処理をS61,S62,S63,S64,S65に変更している。即ち、第6の変形例では、上り線と下り線とで現在位置や走行速度などの閾値(L3,L4,V3,V4,t3,t4)を変えている。しかし、全てを変える必要はなく、例えば時刻や速度などは同一としてもよい。また、上り線と下り線以外にも、外回り線と内回り線等、鉄道車両の走行に合せた進行方向を選択してもよい。このような変形例では、「上り線と下り線」または「外回り線と内回り線」による走行条件の差も含めて、演算精度の高い走行区間、走行条件を選ぶことができる。これにより、異常判定の精度を向上できる。 In the fifth modification shown in FIG. 8, the processing of S51 is added in the middle of the processing of the fourth modification shown in FIG. In S51, it is determined whether or not the traveling direction is upward. In the sixth modification shown in FIG. 9, the processes of S21, S22, S32, S41 and S51 of the fifth modification shown in FIG. 8 are changed to S61, S62, S63, S64 and S65. That is, in the sixth modification, the thresholds (L3, L4, V3, V4, t3, t4) for the current position, traveling speed, etc. are changed between the up line and the down line. However, it is not necessary to change everything, and for example, the time and speed may be the same. In addition to the inbound line and the outbound line, it is also possible to select a travel direction that matches the running of the railroad vehicle, such as an outer track and an inner track. In such a modified example, it is possible to select a travel section and travel conditions with high calculation accuracy, including the difference in travel conditions due to "up and down lines" or "outer and inner loops." Thereby, the accuracy of abnormality determination can be improved.

次に、図10ないし図13は、第2の実施形態を示している。第2の実施形態の特徴は、台車と車輪との間の緩衝器を減衰力調整式ダンパ(セミアクティブダンパ)とすると共に、減衰力調整式ダンパの減衰力を制御する制御装置で作動状態の診断(異常判定処理)を行う構成としたことにある。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する。 10 to 13 show a second embodiment. The feature of the second embodiment is that the damper between the bogie and the wheels is a damping force adjustable damper (semi-active damper), and a control device for controlling the damping force of the damping force adjustable damper is in an operating state. The reason is that it is configured to perform diagnosis (abnormality determination processing). In addition, in 2nd Embodiment, the same code|symbol is attached|subjected to the same component as 1st Embodiment, and the description is abbreviate|omitted.

車両1の車体2と台車3A,3Bとの間には、緩衝器としてのダンパ31A-31Dが配置されている。ダンパ31A-31Dは、それぞれ減衰力の調整が可能な減衰力調整式ダンパ(セミアクティブダンパ)であり、台車3A,3Bの振動を抑制する。この場合、ダンパ31A-31Dは、例えば、ソレノイドバルブ等の制御バルブ37A-37Dを備えている。ダンパ31A-31Dは、制御装置34からの電力(駆動電流)の供給により制御バルブ37A-37Dの開弁圧が調整されることにより、減衰特性をハードな特性(硬特性)からソフトな特性(軟特性)へと連続的に調整することができる。 Between the vehicle body 2 of the vehicle 1 and the bogies 3A and 3B, dampers 31A to 31D are arranged as shock absorbers. The dampers 31A to 31D are damping force adjustable dampers (semi-active dampers) whose damping force can be adjusted, and suppress vibrations of the carriages 3A and 3B. In this case, dampers 31A-31D are provided with control valves 37A-37D, such as, for example, solenoid valves. The dampers 31A-31D adjust the valve opening pressures of the control valves 37A-37D by supplying electric power (driving current) from the control device 34, thereby changing the damping characteristics from hard characteristics (hard characteristics) to soft characteristics ( soft properties) can be adjusted continuously.

なお、ダンパ31A-31Dは、減衰特性を連続的に調整するものに限らず、2段階または複数段階に調整可能なものであってもよい。また、ダンパ31A-31Dは、電圧や電流に応じて減衰力を調整する減衰力調整式緩衝器(例えば、電気粘性流体、磁性流体等の機能性流体を封入した緩衝器)であってもよい。即ち、ダンパ31A-31Dは、同じピストン速度において減衰力を可変に調節(増減)することができる各種の減衰力調整式緩衝器を用いることができる。図11に示すように、ダンパ31A-31Dは、1つの台車3A,3Bに対して2軸配置され、1台の車両1(2つの台車3A,3B)に対して4軸配置される。即ち、上下動ダンパとなるダンパ31A-31Dは、第1の実施形態のダンパ8A,8Bと同様に、空気ばね7A-7Dと並列に配置されている。 The dampers 31A to 31D are not limited to continuously adjusting damping characteristics, and may be adjustable in two steps or in a plurality of steps. Also, the dampers 31A to 31D may be damping force adjustable dampers (for example, dampers containing functional fluids such as electrorheological fluids and magnetic fluids) that adjust the damping force according to voltage and current. . That is, the dampers 31A-31D can use various damping force adjustable dampers that can variably adjust (increase or decrease) the damping force at the same piston speed. As shown in FIG. 11, the dampers 31A to 31D are arranged with two axes relative to one carriage 3A, 3B, and four axes relative to one vehicle 1 (two carriages 3A, 3B). That is, the dampers 31A-31D, which serve as vertical motion dampers, are arranged in parallel with the air springs 7A-7D, like the dampers 8A and 8B of the first embodiment.

また、図11に示すように、車体2の4隅、即ち、車体2の前後方向と左右方向とに離間した4個所位置には、それぞれの位置で車体2の上下方向の加速度(振動)を測定する合計4個の加速度センサ32A-32Dが設けられている。加速度センサ32A-32Dは、車両1の異なる複数個所にそれぞれ搭載されて車両1の挙動(より具体的には、車体2の振動状態)を検出するセンサ(挙動センサ)である。加速度センサ32A-32Dは、例えば圧電式、サーボ式、ピエゾ抵抗式等のアナログ式加速度センサ等、各種の加速度センサを用いることができる。 Further, as shown in FIG. 11, at four corners of the vehicle body 2, that is, at four positions spaced apart in the longitudinal direction and the lateral direction of the vehicle body 2, acceleration (vibration) in the vertical direction of the vehicle body 2 is applied at each position. A total of four acceleration sensors 32A-32D are provided to measure. The acceleration sensors 32A to 32D are sensors (behavior sensors) mounted at different locations on the vehicle 1 to detect the behavior of the vehicle 1 (more specifically, the vibration state of the vehicle body 2). Acceleration sensors 32A to 32D can be various acceleration sensors such as piezoelectric, servo, and piezoresistive analog acceleration sensors.

加速度センサ32A-32Dで測定された加速度(上下加速度)は、ダンパ31A-31Dの制御とダンパ31A-31Dの作動状態の診断とに用いられる。このために、加速度センサ32A-32Dは、制御装置34に接続されている。加速度センサ32A-32Dは、車体2の上下加速度を測定し、その加速度に対応する信号を制御装置34に出力する車体加速度測定部を構成している。なお、加速度センサ32A-32Dは、車体2の前部左側、前部右側、後部左側、後部右側に限らず、例えば車体2の前部中央、中央部左側、中央部右側、後部中央に配置する等、車体2上のセンサ配置はいかなる形をとっても良い。また、加速度センサ32A-32Dの個数も4個に限らず、測定・制御の目的に合わせて自由に選んでよい。例えば、車体2に2個、3個、または5個以上設けてもよい。 The acceleration (vertical acceleration) measured by the acceleration sensors 32A-32D is used for controlling the dampers 31A-31D and for diagnosing the operating state of the dampers 31A-31D. For this purpose, the acceleration sensors 32A-32D are connected to the controller 34. FIG. The acceleration sensors 32A-32D constitute a vehicle body acceleration measuring section that measures the vertical acceleration of the vehicle body 2 and outputs a signal corresponding to the acceleration to the control device 34. FIG. Note that the acceleration sensors 32A to 32D are not limited to the front left side, front right side, rear left side, and rear right side of the vehicle body 2. For example, the acceleration sensors 32A to 32D are arranged at the front center, center left side, center right side, and rear center of the vehicle body 2. Etc., the arrangement of the sensors on the vehicle body 2 may take any form. Also, the number of acceleration sensors 32A-32D is not limited to four, and may be freely selected according to the purpose of measurement and control. For example, the vehicle body 2 may be provided with 2, 3, or 5 or more.

次に、各ダンパ31A-31Dの減衰力を可変に制御(調整)する制御装置34について説明する。 Next, the control device 34 for variably controlling (adjusting) the damping force of each of the dampers 31A to 31D will be described.

制御装置34は、車両1の予め決められた位置(例えば、車体2のほぼ中央となる位置等)に設置されている。制御装置34は、例えばマイクロコンピュータ、駆動回路を含んで構成されている。制御装置34の入力側は、加速度センサ32A-32Dに接続されている。制御装置34の出力側は、ダンパ31A-31D(より具体的には、各制御バルブ37A-37D)に接続されている。制御装置34は、ROM,RAM,不揮発性メモリ等からなる記憶部としてのメモリ34Aを有している。メモリ34Aには、例えば、ダンパ31A-31Dの減衰力の制御を行う処理プログラムが格納されている。また、制御装置34は、通信回線14を介して上位の制御装置(図示せず)と接続されている。制御装置34には、上位の制御装置から通信回線14を介して車両1の車両情報(例えば、車両の現在位置L、走行速度V等)が上位信号として入力される。なお、加速度センサ32A-32Dを上位の制御装置に接続し、上位信号として上下加速度も制御装置34に入力される構成としてもよい。 The control device 34 is installed at a predetermined position of the vehicle 1 (for example, a position substantially in the center of the vehicle body 2). The control device 34 includes, for example, a microcomputer and a drive circuit. The input side of controller 34 is connected to acceleration sensors 32A-32D. The output side of controller 34 is connected to dampers 31A-31D (more specifically, respective control valves 37A-37D). The control device 34 has a memory 34A as a storage unit composed of ROM, RAM, non-volatile memory, and the like. The memory 34A stores, for example, a processing program for controlling the damping forces of the dampers 31A-31D. The control device 34 is also connected to a higher-level control device (not shown) via the communication line 14 . Vehicle information of the vehicle 1 (for example, the current position L of the vehicle, the running speed V, etc.) is input as a host signal from the host control device to the control device 34 via the communication line 14 . Note that the acceleration sensors 32A to 32D may be connected to a host control device, and the vertical acceleration may also be input to the control device 34 as a host signal.

制御装置34は、加速度センサ32A-32Dから得られるセンサ信号と通信回線14を介して得られる上位信号とに基づいて内部で演算を行い、各ダンパ31A-31D(より具体的には、各制御バルブ37A-37D)に指令信号となる駆動電流を出力する。即ち、制御装置34は、サンプリング時間毎に加速度センサ32A-32Dからの検出信号等を読込みつつ、所定の制御則(制振制御ロジック)に従って各ダンパ31A-31Dで発生すべき減衰力に対応する駆動電流を演算する。この上で、制御装置34は、駆動電流を制御バルブ37A-37Dに個別に出力し、ダンパ31A-31D毎の発生力を可変に制御する。なお、各ダンパ31A-31Dの制御則としては、例えば、スカイフック制御則、LQG制御則またはH∞制御則等を用いることができる。 The control device 34 internally performs calculations based on the sensor signals obtained from the acceleration sensors 32A-32D and the upper signals obtained via the communication line 14, and the dampers 31A-31D (more specifically, each control It outputs a driving current as a command signal to the valves 37A-37D). That is, the control device 34 reads detection signals and the like from the acceleration sensors 32A to 32D at each sampling time, and responds to the damping force to be generated by each of the dampers 31A to 31D according to a predetermined control rule (vibration suppression control logic). Calculate the drive current. Further, the control device 34 outputs drive currents to the control valves 37A-37D individually to variably control the forces generated by the dampers 31A-31D. As the control law for each of the dampers 31A-31D, for example, skyhook control law, LQG control law, H∞ control law, or the like can be used.

次に、各ダンパ31A-31Dの作動状態を診断する作動状態診断装置33について、図12を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、第1の実施形態の作動状態診断装置12と相違する部分を主として説明し、同様の部分については詳しい説明を省略する。 Next, the operating state diagnostic device 33 for diagnosing the operating state of each damper 31A-31D will be described with reference to FIG. It should be noted that in the following description, the parts that are different from the operating state diagnosis device 12 of the first embodiment will mainly be described, and the detailed description of the same parts will be omitted.

第2の実施形態の作動状態診断装置33は、セミアクティブダンパであるダンパ31A-31Dの作動状態を診断する。作動状態診断装置33は、圧力センサ9A-9Dと、車速センサ10と、位置センサ11と、加速度センサ32A-32Dと、診断の演算処理を行う演算処理装置としての制御装置34とを備えている。制御装置34は、ダンパ31A-31Dの減衰力の制御の演算処理を行う制御装置だけでなく、ダンパ31A-31Dの作動状態の診断(異常判定)の演算処理を行う診断装置も兼ねている。このため、制御装置34のメモリ34Aには、ダンパ31A-31Dの減衰力の制御に用いる処理プログラムの他、後述の図13に示す処理フローを実行するための処理プログラム、即ち、ダンパ31A-31Dの作動状態の診断に用いる処理プログラムも格納されている。また、制御装置34のメモリ34Aには、前述の第1の実施形態と同様に、作動状態の診断に用いる基準値、判定値、車両モデル、軌道情報(左右各輪の軌道MAP)等が格納されている。 The operating state diagnostic device 33 of the second embodiment diagnoses the operating state of the dampers 31A to 31D, which are semi-active dampers. The operating state diagnostic device 33 includes pressure sensors 9A to 9D, a vehicle speed sensor 10, a position sensor 11, acceleration sensors 32A to 32D, and a control device 34 as an arithmetic processing device that performs diagnostic arithmetic processing. . The control device 34 serves not only as a control device that performs arithmetic processing for controlling the damping forces of the dampers 31A-31D, but also as a diagnostic device that performs arithmetic processing for diagnosing the operating state of the dampers 31A-31D (abnormality determination). Therefore, in the memory 34A of the control device 34, in addition to the processing program used for controlling the damping force of the dampers 31A-31D, the processing program for executing the processing flow shown in FIG. Also stored is a processing program used for diagnosing the operating state of the. The memory 34A of the control device 34 stores reference values, judgment values, vehicle model, track information (track maps of left and right wheels), etc. used for diagnosing the operating state, as in the first embodiment. It is

制御装置34には、圧力センサ9A-9Dからの空気ばね7A-7Dの圧力、車速センサ10からの車両1の走行速度(車速)、および、位置センサ11からの車両1の走行位置(現在位置)が通信回線14を介してリアルタイムで入力される。これに加えて、制御装置34には、加速度センサ32A-32Dからの車体2の上下加速度もリアルタイムで入力される。即ち、制御装置34は、車両1の走行中に、圧力センサ9A-9Dからの圧力値の信号と、車速センサ10からの車速の信号と、位置センサ11からの走行位置の信号と、加速度センサ32A-32Dからの上下加速度の信号とをリアルタイムで取得する。制御装置34は、これらの信号に基づいてダンパ31A-31Dの異常を判定する。具体的には、制御装置34は、空気ばね7A-7Dの圧力値と車両1の車速と走行位置と車体2の上下加速度とに基づいて内部で演算を行い、ダンパ31A-31Dの作動状態を診断する処理を行う。 The controller 34 receives the pressure of the air springs 7A-7D from the pressure sensors 9A-9D, the traveling speed (vehicle speed) of the vehicle 1 from the vehicle speed sensor 10, and the traveling position (current position) of the vehicle 1 from the position sensor 11. ) is input in real time via the communication line 14 . In addition, the vertical acceleration of the vehicle body 2 from the acceleration sensors 32A to 32D is also input to the control device 34 in real time. That is, while the vehicle 1 is running, the control device 34 receives the pressure value signals from the pressure sensors 9A to 9D, the vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 10, the running position signal from the position sensor 11, and the acceleration sensor. The signals of vertical acceleration from 32A-32D are acquired in real time. The control device 34 determines abnormality of the dampers 31A-31D based on these signals. Specifically, the control device 34 internally performs calculations based on the pressure values of the air springs 7A-7D, the vehicle speed and traveling position of the vehicle 1, and the vertical acceleration of the vehicle body 2, and determines the operation states of the dampers 31A-31D. Perform diagnostic processing.

この場合、制御装置34は、「位置情報から得られる軌道の上下変位」と「空気ばね7A-7Dの圧力値から算出される空気ばね反力の質量変化分」とから「鉄道車両モデル」を用いて車体2の上下加速度を推定する。そして、制御装置34は、この上下加速度の推定値と加速度センサ32A-32Dで測定された上下加速度の測定値とを比較し、ダンパ31A-31Dの異常を判定する。即ち、第2の実施形態では、車両1内の各種機器に配信される車両1の走行速度、現在位置、空気ばね7A-7Dの圧力センサ値を基に、車両1の車両モデルを用いて車体2の上下加速度を推定値(加速度推定値)として演算する。そして、この推定値と、ダンパ31A-31Dの減衰力の制御に用いられる加速度センサ32A-32Dの測定値とを比較し、ダンパ31A-31Dの異常を判定する。 In this case, the control device 34 generates the "railway vehicle model" from "the vertical displacement of the track obtained from the position information" and "the change in the mass of the air spring reaction force calculated from the pressure values of the air springs 7A-7D." is used to estimate the vertical acceleration of the vehicle body 2 . The control device 34 then compares the estimated value of the vertical acceleration with the measured value of the vertical acceleration measured by the acceleration sensors 32A-32D to determine whether the dampers 31A-31D are abnormal. That is, in the second embodiment, a vehicle model of the vehicle 1 is used based on the traveling speed of the vehicle 1, the current position, and the pressure sensor values of the air springs 7A to 7D, which are distributed to various devices in the vehicle 1. 2 is calculated as an estimated value (acceleration estimated value). Then, this estimated value is compared with the measured value of the acceleration sensors 32A-32D used to control the damping force of the dampers 31A-31D, and the abnormality of the dampers 31A-31D is determined.

このために、図12に示すように、制御装置34は、基準圧力出力部15と、減算部16と、ばね反力算出部18と、質量変化分算出部19と、前車軸位置の軌道上下変位算出部20と、遅れ時間算出部21と、後車軸位置の軌道上下変位算出部22と、車体加速度推定部としての加速度推定部35と、緩衝器異常判定部としてのダンパ異常判定部36とを備えている。 For this reason, as shown in FIG. 12, the control device 34 includes a reference pressure output unit 15, a subtraction unit 16, a spring reaction force calculation unit 18, a mass change calculation unit 19, and a track vertical position of the front axle position. A displacement calculator 20, a delay time calculator 21, a track vertical displacement calculator 22 at the position of the rear axle, an acceleration estimator 35 as a vehicle body acceleration estimator, and a damper abnormality determiner 36 as a shock absorber abnormality determiner. It has

加速度推定部35は、ダンパ異常判定部36等と共に、車両1に配置されている。加速度推定部35には、質量変化分算出部19から「車体2の質量変化分ΔM」が入力され、軌道上下変位算出部20から「前車軸位置の軌道の上下変位Sf」が入力され、軌道上下変位算出部22から「後車軸位置の軌道の上下変位Sr」が入力される。加速度推定部35は、車体2の質量変化分ΔMと前車軸位置の軌道の上下変位Sfと後車軸位置の軌道の上下変位Srを入力とし、車両モデルにて車体2の上下加速度を演算により推定する。加速度推定部35は、その推定値を車体上下加速度推定値Gcとしてダンパ異常判定部36に出力する。 The acceleration estimation unit 35 is arranged in the vehicle 1 together with the damper abnormality determination unit 36 and the like. The acceleration estimating unit 35 receives the "mass change ΔM of the vehicle body 2" from the mass change calculating unit 19, and the "vertical displacement Sf of the track at the position of the front axle" from the track vertical displacement calculating unit 20. A “vertical displacement Sr of the track at the position of the rear axle” is input from the vertical displacement calculator 22 . The acceleration estimator 35 receives the mass change ΔM of the vehicle body 2, the vertical displacement Sf of the track at the position of the front axle, and the vertical displacement Sr of the track at the position of the rear axle, and estimates the vertical acceleration of the vehicle body 2 by calculation using the vehicle model. do. The acceleration estimating section 35 outputs the estimated value to the damper abnormality determining section 36 as the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc.

即ち、加速度推定部35は、「車両1をモデル化した鉄道車両モデル」と「位置センサ11から出力された位置情報(より具体的には、位置情報から得られる軌道の上下変位Sf,Sr)」と「空気ばね7A,7Bの圧力値P(より具体的には、圧力値Pから算出される質量変化分ΔM)」とを用いて車体2の上下加速度を推定し、ダンパ異常判定部36に出力する。より詳しくは、加速度推定部35は、「鉄道車両モデル」と「車速センサ10から出力された車両1の速度値と位置情報とから得られる軌道の上下変位Sf、Sr」と「圧力値Pに関する第2情報(質量変化分ΔM)」とから、車体2の上下加速度を演算により推定する。加速度推定部35は、推定された車体2の上下加速度、即ち、車体2の上下加速度の推定値である車体上下加速度推定値Gcを、ダンパ異常判定部36に出力する。 That is, the acceleration estimating unit 35 uses the "railway vehicle model that models the vehicle 1" and the "position information output from the position sensor 11 (more specifically, the vertical displacements Sf and Sr of the track obtained from the position information). and "the pressure value P of the air springs 7A and 7B (more specifically, the mass change amount ΔM calculated from the pressure value P)" is used to estimate the vertical acceleration of the vehicle body 2, and the damper abnormality determination unit 36 output to More specifically, the acceleration estimating unit 35 uses the “railway vehicle model”, the “vertical displacements Sf and Sr of the track obtained from the speed value and position information of the vehicle 1 output from the vehicle speed sensor 10”, and the “pressure value P The vertical acceleration of the vehicle body 2 is estimated by calculation from the second information (the amount of change in mass ΔM). The acceleration estimating section 35 outputs the estimated vertical acceleration of the vehicle body 2 , that is, the vehicle vertical acceleration estimated value Gc, which is an estimated value of the vertical acceleration of the vehicle body 2 , to the damper abnormality determining section 36 .

ここで、鉄道車両モデルは、例えば、特許文献1に記載されたような「車両モデル」を用いることができる。即ち、加速度推定部35は、特許文献1の段落[0036]以降および図面の図3に記載されたような鉄道車両モデル(状態方程式)を用いて車体2の上下加速度を推定(車体上下加速度推定値Gcを演算)することができる。なお、加速度推定部35は、特許文献1以外の鉄道車両モデル(状態方程式)を用いてもよい。例えば、車体2の上下加速度の推定値をより精度よく求めることができる車両モデル(状態方程式)、換言すれば、車両1の構造により対応した車両モデル(状態方程式)を用いることができる。 Here, for the railway vehicle model, for example, a "vehicle model" as described in Patent Literature 1 can be used. That is, the acceleration estimating unit 35 estimates the vertical acceleration of the vehicle body 2 (vehicle vertical acceleration estimation A value Gc can be calculated). Note that the acceleration estimating unit 35 may use a railway vehicle model (state equation) other than that of Patent Document 1. For example, it is possible to use a vehicle model (state equation) capable of more accurately obtaining an estimated value of the vertical acceleration of the vehicle body 2 , in other words, a vehicle model (state equation) corresponding to the structure of the vehicle 1 .

ダンパ異常判定部36には、加速度センサ32A-32Dにより測定された車体2の上下加速度の測定値、即ち、実上下加速度Grが入力される。また、ダンパ異常判定部36には、加速度推定部35から車体上下加速度推定値Gcが入力される。ダンパ異常判定部36は、実上下加速度Grと車体上下加速度推定値Gcとを比較し、ダンパ31A-31Dが正常か異常かを判定する。即ち、ダンパ異常判定部36は、加速度センサ32A-32Dから出力された車体2の上下加速度の測定値である実上下加速度Grと、加速度推定部35から出力された車体2の上下加速度の推定値である車体上下加速度推定値Gcとを比較し、異常を判定する。ダンパ異常判定部36は、例えば、実上下加速度Grと車体上下加速度推定値Gcとの差分値が、予め設定された閾値G1以上である場合に、ダンパ31A-31Dが異常であると判定することができる。閾値G1は、ダンパ31A-31Dが正常か異常かを精度よく判定できるように、計算、実験、シミュレーション等により予め求めておく。ダンパ異常判定部36は、ダンパ31A-31Dが正常であるか否かの判定結果、即ち、上下動ダンパ異常検出結果を、制御装置34の診断情報として上位の制御装置に出力する。これにより、上位の制御装置は、上下動ダンパ異常検出結果(ダンパ31A-31Dが正常であるか否か)を取得することができる。 The measured value of the vertical acceleration of the vehicle body 2 measured by the acceleration sensors 32A to 32D, that is, the actual vertical acceleration Gr is input to the damper abnormality determination unit 36 . In addition, the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc is input from the acceleration estimation unit 35 to the damper abnormality determination unit 36 . A damper abnormality determination unit 36 compares the actual vertical acceleration Gr with the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc to determine whether the dampers 31A to 31D are normal or abnormal. That is, the damper abnormality determination unit 36 determines the actual vertical acceleration Gr, which is the measured value of the vertical acceleration of the vehicle body 2 output from the acceleration sensors 32A to 32D, and the estimated value of the vertical acceleration of the vehicle body 2 output from the acceleration estimation unit 35. is compared with the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc, and an abnormality is determined. The damper abnormality determination unit 36 determines that the dampers 31A to 31D are abnormal when, for example, the difference between the actual vertical acceleration Gr and the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc is equal to or greater than a preset threshold value G1. can be done. The threshold value G1 is obtained in advance by calculation, experiment, simulation, or the like so that it can be accurately determined whether the dampers 31A to 31D are normal or abnormal. The damper abnormality determination unit 36 outputs the result of determination as to whether or not the dampers 31A to 31D are normal, that is, the result of detection of vertical motion damper abnormality to a higher-level control device as diagnostic information for the control device 34 . As a result, the host control device can acquire the vertical motion damper abnormality detection result (whether or not the dampers 31A to 31D are normal).

図13の流れ図は、制御装置34で行われる診断処理(異常の判定処理)を示している。図13の処理は、制御装置34が起動した後、所定の制御周期(例えば、10msec)で繰り返し実行される。なお、図13中の各処理で、前述の第1の実施形態の図3に示した処理と同様の処理については、同じステップ番号を付して、その説明を省略する。 The flow chart of FIG. 13 shows diagnostic processing (abnormality determination processing) performed by the control device 34 . The process of FIG. 13 is repeatedly executed at a predetermined control period (for example, 10 msec) after the control device 34 is activated. In each process in FIG. 13, the same step numbers are given to the same processes as the processes shown in FIG. 3 of the first embodiment, and descriptions thereof are omitted.

図13の処理が開始されると、制御装置34は、S11で、上位信号から情報、即ち、車両1の位置情報(現在位置L)と車両1の速度値(走行速度V)と空気ばね7A,7Bの内圧である圧力値Pとを取得する。S12では、S11で取得した車両情報(現在位置L、走行速度V、圧力値P)から「前車軸位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)」と「後車軸位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)」と「質量変化分ΔM」とを求め、鉄道車両モデルを基に車体上下加速度推定値Gcを演算する。S13では、加速度センサ32A-32Dで測定された実上下加速度Grを取得する。 When the process of FIG. 13 is started, in S11, the control device 34 receives information from the upper signals, that is, the position information of the vehicle 1 (current position L), the speed value of the vehicle 1 (travel speed V), and the air spring 7A. , 7B are obtained. In S12, from the vehicle information (current position L, running speed V, pressure value P) acquired in S11, "vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) of track at front axle position" and "vertical displacement Sr of track at rear axle position" are calculated. (Srl, Srr)" and "mass change amount ΔM" are obtained, and the vehicle vertical acceleration estimated value Gc is calculated based on the railway vehicle model. In S13, the actual vertical acceleration Gr measured by the acceleration sensors 32A-32D is acquired.

S14では、ダンパ31A-31Dが正常であるか否かを判定する。この場合、S14では、S2で演算された車体上下加速度推定値GcとS13で取得した実上下加速度Grとを比較する。即ち、S14では、例えば、車体上下加速度推定値Gcと実上下加速度Grとの差分値が閾値G1以上であるか否かを判定する。S14で「NO」、即ち、車体上下加速度推定値Gcと実上下加速度Grとの差分値が閾値G1よりも小さいと判定された場合は、S5に進む。一方、S14で「YES」、即ち、車体上下加速度推定値Gcと実上下加速度Grとの差分値が閾値G1以上であると判定された場合は、S7に進む。 In S14, it is determined whether or not the dampers 31A-31D are normal. In this case, in S14, the vehicle vertical acceleration estimated value Gc calculated in S2 and the actual vertical acceleration Gr obtained in S13 are compared. That is, in S14, for example, it is determined whether or not the difference value between the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc and the actual vertical acceleration Gr is equal to or greater than the threshold value G1. If "NO" in S14, that is, if it is determined that the difference value between the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc and the actual vertical acceleration Gr is smaller than the threshold value G1, the process proceeds to S5. On the other hand, if "YES" in S14, that is, if it is determined that the difference value between the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc and the actual vertical acceleration Gr is greater than or equal to the threshold value G1, the process proceeds to S7.

なお、S14の処理、即ち、ダンパ異常判定部36で車体上下加速度推定値Gcと実上下加速度Grとを比較するときは、リアルタイムで常時比較してもよく、また、予め設定した時間(規定時間)内の平均値を比較してもよい。さらに、ダンパ異常判定部36は、車体上下加速度推定値Gcと実上下加速度Grとの差の積算値が規定値以上になった場合に、異常と判定してもよい。即ち、異常判定(作動状態の診断)に関する数値処理については、加速度値の平均化処理や実効値処理、差分値の積算等、上述した処理に限らない。また、例えば、ダンパ31A-31Dの全て(4本)が同時に異常であると判定された場合は、このような異常状態の可能性は低いため、車体2の軌道異常と判定してもよい。さらに、ダンパ異常判定部36は、車体上下加速度推定値Gcと実上下加速度Grとの差分値が閾値G1以上と判定されたときに、例えば、異常判定する区間を長く取り、走行路線中の特定区間(短い区間)のみ異常(差分値が閾値G1以上)の場合は軌道異常と判定し、走行路線中の全体にわたり異常(差分値が閾値G1以上)の場合はダンパ異常と判定してもよい。即ち、軌道異常とダンパ異常との切り分けを行ってもよい。いずれにしても、第2の実施形態では、車両1が走行しているときに、上位信号として車両1に常時流れている情報とダンパ31A-31Dの制振制御用に必要な加速度の情報とに基づいて、ダンパ31A-31Dの異常判定(作動状態診断)をリアルタイムで高精度に行うことができる。 In the process of S14, that is, when the damper abnormality determination unit 36 compares the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc and the actual vertical acceleration Gr, the comparison may be performed constantly in real time, or a preset time (specified time ) may be compared. Furthermore, the damper abnormality determination unit 36 may determine that there is an abnormality when the integrated value of the difference between the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc and the actual vertical acceleration Gr becomes equal to or greater than a specified value. That is, the numerical value processing related to abnormality determination (diagnosis of operating state) is not limited to the above-described processing such as acceleration value averaging processing, effective value processing, and difference value integration. Further, for example, when all (four) of the dampers 31A to 31D are determined to be abnormal at the same time, the possibility of such an abnormal state is low, so it may be determined that the track of the vehicle body 2 is abnormal. Further, when it is determined that the difference value between the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc and the actual vertical acceleration Gr is equal to or greater than the threshold value G1, the damper abnormality determination unit 36, for example, selects a longer section for determination of abnormality, and specifies a section on the traveling route. If there is an abnormality in only a section (a short section) (the difference value is greater than or equal to the threshold value G1), it may be determined as a track abnormality, and if there is an abnormality (the difference value is greater than or equal to the threshold value G1) throughout the travel route, it may be determined as a damper abnormality. . That is, it is also possible to separate the track abnormality from the damper abnormality. In any case, in the second embodiment, when the vehicle 1 is running, the information constantly flowing to the vehicle 1 as the host signal and the acceleration information required for damping control of the dampers 31A to 31D are combined. Based on this, it is possible to perform the abnormality determination (operating state diagnosis) of the dampers 31A to 31D with high accuracy in real time.

第2の実施形態は、上述の如き制御装置34によりダンパ31A-31Dの異常を判定するもので、その基本的作用については、第1の実施形態によるものと格別差異はない。特に、第2の実施形態によれば、「車体2の上下加速度の測定値である実上下加速度Gr」と「車体2の上下加速度の推定値である車体上下加速度推定値Gc」とを比較し、異常を判定する。この場合、車体2の上下加速度の測定値は、既存の加速度センサ32A-32Dから出力された測定値を用いることができる。また、加速度推定部35は、既存の圧力センサ9A,9Bにより測定された圧力値Pと既存の位置センサ11により取得される位置情報とを用いて車体上下加速度推定値Gcを推定することができる。さらに、加速度推定部35は、位置情報から得られるその位置の軌道の情報(軌道の上下変位Sf,Sr)から鉄道車両モデルを用いて車体上下加速度推定値Gcを推定することができるため、この推定の精度を向上できる。これにより、追加のセンサが必要になることを抑制しつつ異常の判定の精度を向上できる。 In the second embodiment, abnormality of the dampers 31A-31D is determined by the control device 34 as described above, and its basic operation is not particularly different from that of the first embodiment. In particular, according to the second embodiment, the "actual vertical acceleration Gr, which is the measured value of the vertical acceleration of the vehicle body 2" and the "estimated vehicle vertical acceleration value Gc, which is the estimated value of the vertical acceleration of the vehicle body 2" are compared. , to determine anomalies. In this case, as the measured value of the vertical acceleration of the vehicle body 2, the measured value output from the existing acceleration sensors 32A-32D can be used. Further, the acceleration estimator 35 can estimate the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc using the pressure value P measured by the existing pressure sensors 9A and 9B and the position information acquired by the existing position sensor 11. . Furthermore, since the acceleration estimating unit 35 can estimate the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc using the railway vehicle model from the track information (track vertical displacement Sf, Sr) at that position obtained from the position information, It can improve estimation accuracy. As a result, the accuracy of abnormality determination can be improved while suppressing the need for an additional sensor.

第2の実施形態によれば、加速度推定部35は、「鉄道車両モデル」と「車速センサ10から出力された速度値と既存の位置センサ11により取得される位置情報とから得られる軌道の上下変位Sf,Sr」と「圧力値Pに関する情報である車体2の質量変化分ΔM」とから車体上下加速度推定値Gcを推定する。このため、加速度推定部35は、進行方向前側の車軸(前側の台車3A)に対応する位置の軌道の上下変位Sf(Sfl、Sfr)と進行方向後側の車軸(後側の台車3B)に対応する位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)とを用いて車体上下加速度推定値Gcを推定できる。これにより、加速度推定部35の推定精度をより向上できる。 According to the second embodiment, the acceleration estimating unit 35 uses the "railway vehicle model" and the "upper/lower direction of the track obtained from the speed value output from the vehicle speed sensor 10 and the position information obtained by the existing position sensor 11." An estimated vehicle body vertical acceleration value Gc is estimated from "displacements Sf, Sr" and "mass change amount ΔM of the vehicle body 2, which is information about the pressure value P". For this reason, the acceleration estimator 35 calculates the vertical displacement Sf (Sfl, Sfr) of the track at the position corresponding to the axle on the front side in the direction of travel (the truck 3A on the front side) and the axle on the rear side in the direction of travel (the truck 3B on the rear side). The vehicle vertical acceleration estimated value Gc can be estimated using the vertical displacement Sr (Srl, Srr) of the track at the corresponding position. Thereby, the estimation accuracy of the acceleration estimator 35 can be further improved.

なお、第2の実施形態では、車速センサ10から出力された速度値(走行速度V)を用いて、進行方向後側の車軸(後側の台車3B)に対応する位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)を算出する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、車速センサ10を省略し、位置センサ11の位置情報(現在位置L)から算出された速度値(走行速度V)を用いて、進行方向後側の車軸(後側の台車3B)に対応する位置の軌道の上下変位Sr(Srl、Srr)を算出してもよい。 In the second embodiment, the speed value (running speed V) output from the vehicle speed sensor 10 is used to calculate the vertical displacement Sr of the track at the position corresponding to the rear axle (rear bogie 3B) in the traveling direction. The case where (Srl, Srr) is calculated has been described as an example. However, not limited to this, for example, the vehicle speed sensor 10 is omitted, and the speed value (travel speed V) calculated from the position information (current position L) of the position sensor 11 is used to calculate the rear axle in the traveling direction (rear The vertical displacement Sr (Srl, Srr) of the track at the position corresponding to the side carriage 3B) may be calculated.

即ち、車体加速度推定部は、「鉄道車両モデル」と「位置情報から算出された鉄道車両の速度値と位置情報とから得られる軌道の上下変位」と「圧力値に関する情報」とから車体の上下加速度を推定してもよい。また、速度値を用いずに軌道の上下変位を取得する構成としてもよい。 That is, the vehicle body acceleration estimator calculates the vertical displacement of the vehicle body based on the "railway vehicle model", the "vertical displacement of the track obtained from the speed value of the railway vehicle calculated from the position information and the position information", and the "information on the pressure value". Acceleration may be estimated. Moreover, it is good also as a structure which acquires the vertical displacement of a track|orbit, without using a velocity value.

第2の実施形態では、ダンパ31A-31Dの減衰力の制御を行う制御装置34でダンパ31A-31Dの異常判定の演算処理も行う構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、緩衝器の減衰力の制御の演算処理を行う制御装置と緩衝器の異常判定の演算処理を行う制御装置とを別々に設けてもよい。 In the second embodiment, the case where the control device 34 for controlling the damping forces of the dampers 31A to 31D is also configured to perform arithmetic processing for abnormality determination of the dampers 31A to 31D has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and a control device that performs arithmetic processing for controlling the damping force of the shock absorber and a control device that performs arithmetic processing for determining abnormality of the shock absorber may be provided separately.

また、例えば、図14に示す第7の変形例のように、車両1が予め設定した走行区間(L1とL2との間)を予め設定した走行速度(V1とV2との間)で走行しているときに、異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。即ち、第7の変形例では、制御装置34は、位置情報(現在位置L)が予め定められた範囲内(L1<L<L2)であり、かつ、速度値(走行速度V)が予め定められた範囲内(V1<V<V2)であるときの車体上下加速度推定値Gcを用いてダンパ31A-31Dの作動状態を診断する。このために、第7の変形例では、第2の実施形態の図13のS11とS12との間にS21およびS22の処理を追加している。S21およびS22の処理については、前述の第1の変形例と同様であるため、これ以上の説明は省略する。 Further, for example, as in the seventh modification shown in FIG. 14, the vehicle 1 travels in a preset travel section (between L1 and L2) at a preset travel speed (between V1 and V2). It is also possible to adopt a configuration in which an abnormality determination (operating state diagnosis) is performed when the That is, in the seventh modification, the control device 34 determines that the position information (current position L) is within a predetermined range (L1<L<L2) and the speed value (travel speed V) is predetermined. The operation state of the dampers 31A to 31D is diagnosed using the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc within the determined range (V1<V<V2). For this reason, in the seventh modification, processes of S21 and S22 are added between S11 and S12 of FIG. 13 of the second embodiment. Since the processes of S21 and S22 are the same as those of the above-described first modification, further description will be omitted.

また、例えば、図15に示す第8の変形例のように、予め設定した時間(t1とt2との間)に異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。即ち、第8の変形例では、制御装置34は、現在時刻が予め定められた範囲内(t1<t<t2)であるときの車体上下加速度推定値Gcを用いてダンパ31A-31Dの作動状態を診断する。このために、第8の変形例では、図15に示すように、第2の実施形態の図13のS11とS12との間にS31およびS32の処理を追加している。S31およびS32の処理については、前述の第2の変形例と同様であるため、これ以上の説明は省略する。 Further, for example, as in an eighth modified example shown in FIG. 15, a configuration may be adopted in which abnormality determination (operating state diagnosis) is performed at a preset time (between t1 and t2). That is, in the eighth modification, the control device 34 uses the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc when the current time is within a predetermined range (t1<t<t2) to determine the operation states of the dampers 31A-31D. Diagnose. For this reason, in the eighth modification, as shown in FIG. 15, processes of S31 and S32 are added between S11 and S12 of FIG. 13 of the second embodiment. Since the processes of S31 and S32 are the same as those of the above-described second modification, further description is omitted.

また、例えば、図16に示す第9の変形例のように、第7の変形例と第8の変形例とを組み合わせてもよい。また、図17に示す第10の変形例のように、空気ばね7A,7Bの圧力が予め設定した範囲(P1とP2との間)のときに、異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。即ち、第10の変形例では、制御装置34は、空気ばね7A,7Bの圧力Pが予め設定した範囲内(P1<P<P2)であるときの車体上下加速度推定値Gcを用いてダンパ31A-31Dの作動状態を診断する。このために、第10の変形例では、図16に示す第9の変形例のS32の処理の後にS41の処理を追加している。S41の処理については、前述の第4の変形例と同様であるため、これ以上の説明は省略する。 Further, for example, as in a ninth modification shown in FIG. 16, the seventh modification and the eighth modification may be combined. Further, as in the tenth modification shown in FIG. 17, when the pressures of the air springs 7A and 7B are in a preset range (between P1 and P2), an abnormality determination (operating state diagnosis) is performed. good too. That is, in the tenth modification, the control device 34 controls the damper 31A using the vehicle body vertical acceleration estimated value Gc when the pressure P of the air springs 7A and 7B is within a preset range (P1<P<P2). - Diagnose the working condition of the 31D. For this reason, in the tenth modification, the processing of S41 is added after the processing of S32 of the ninth modification shown in FIG. Since the process of S41 is the same as that of the above-described fourth modification, further description is omitted.

さらに、図18に示す第11の変形例のように、車両1が上り線を走行しているときに、異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。第11の変形例では、図17に示す第10の変形例の処理の途中にS51の処理を追加している。S51の処理については、前述の第5の変形例と同様であるため、これ以上の説明は省略する。また、図19に示す第12の変形例のように、車両1が下り線を走行しているときに、異常判定(作動状態診断)を行う構成としてもよい。第12の変形例では、図18に示す第11の変形例のS21,S22,S32,S41、S51の処理をS61,S62,S63,S64,S65に変更している。これにより、第12の変形例では、上り線と下り線とで現在位置や走行速度などの閾値(L3,L4,V3,V4,t3,t4)を変えているが、全てを変える必要はなく、例えば時刻や速度などは同一としてもよい。 Further, as in an eleventh modification shown in FIG. 18, the abnormality determination (operating state diagnosis) may be performed while the vehicle 1 is traveling on an up lane. In the eleventh modification, the processing of S51 is added in the middle of the processing of the tenth modification shown in FIG. Since the process of S51 is the same as that of the above-described fifth modification, further description is omitted. Further, as in a twelfth modification shown in FIG. 19, the abnormality determination (operating state diagnosis) may be performed while the vehicle 1 is traveling on an outbound track. In the twelfth modification, the processes of S21, S22, S32, S41 and S51 of the eleventh modification shown in FIG. 18 are changed to S61, S62, S63, S64 and S65. As a result, in the twelfth modification, the thresholds (L3, L4, V3, V4, t3, t4) for the current position and travel speed are changed between the up line and the down line, but there is no need to change all of them. , for example, the time and speed may be the same.

第1の実施形態では、ダンパ8A,8Bを車体2と台車3A,3Bとの間で上下方向に配置した場合、即ち、ダンパ8A,8Bが上下動ダンパの場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、緩衝器は、車体と台車との間で左右方向に配置した左右動ダンパ、車体と台車との間で前後方向(進行方向)に配置したヨーダンパ等、車体と台車との間に配置される各種の緩衝器を用いることができる。このことは、第2の実施形態および第1変形例ないし第12変形例についても同様である。 In the first embodiment, the dampers 8A and 8B are vertically arranged between the vehicle body 2 and the bogies 3A and 3B, that is, the dampers 8A and 8B are vertical dampers. However, not limited to this, for example, the shock absorber may be a lateral motion damper arranged in the lateral direction between the vehicle body and the bogie, a yaw damper arranged in the longitudinal direction (advance direction) between the vehicle body and the bogie, etc. Various shock absorbers arranged between the truck can be used. This also applies to the second embodiment and the first to twelfth modifications.

第1の実施形態および第2の実施形態では、車体2と台車3A,3Bとの間に設けられるばね機構を空気ばね7A-7Dとした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ばね機構は、コイルばね等、空気ばね以外のばね機構(各種のばね、弾性部材)を用いてもよい。例えば、ばね機構がコイルばねの場合は、ばね機構に負荷される圧力値(応力値)は、ロードセンサ(歪センサ、歪ゲージ)等の圧力測定部を用いることができる。このことは、第1変形例ないし第12変形例についても同様である。 In the first and second embodiments, the air springs 7A to 7D are used as the spring mechanisms provided between the vehicle body 2 and the bogies 3A and 3B. However, the spring mechanism is not limited to this, and for example, a spring mechanism (various springs, elastic members) other than an air spring, such as a coil spring, may be used. For example, when the spring mechanism is a coil spring, the pressure value (stress value) applied to the spring mechanism can be measured by a pressure measuring unit such as a load sensor (strain sensor, strain gauge). This also applies to the first through twelfth modifications.

第2の実施形態では、加速度センサ32A-32Dを車体2に設ける構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、加速度センサを台車に設けてもよい。また、加速度センサを車体と台車との両方に設ける構成としてもよい。 In the second embodiment, the case where the acceleration sensors 32A to 32D are provided on the vehicle body 2 has been described as an example. However, without being limited to this, for example, an acceleration sensor may be provided on the truck. Alternatively, the acceleration sensors may be provided on both the vehicle body and the bogie.

第2の実施形態では、車体2の上下加速度(実上下加速度Gr、車体上下加速度推定値Gc)を用いて異常を判定する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、第2の実施形態のような「車体の上下加速度(測定値、推定値)」と第1実施形態のような「空気ばねの上下変位(算出値、推定値)」との両方を用いて異常を判定する構成としてもよい。このことは、第7の変形例ないし第12の変形例についても同様である。また、第1の実施形態および第1の変形例ないし第6の変形例についても、例えば、コンベンショナルダンパが搭載された車両に車体加速度測定部(加速度センサ)を設けることにより、車体の上下加速度を用いて異常を判定する構成としてもよく、車体の上下加速度と空気ばねの上下変位との両方を用いて異常を判定する構成としてもよい。 In the second embodiment, the case where the abnormality is determined using the vertical acceleration of the vehicle body 2 (actual vertical acceleration Gr, estimated vehicle vertical acceleration Gc) has been described as an example. However, not limited to this, for example, "vehicle body vertical acceleration (measured value, estimated value)" as in the second embodiment and "air spring vertical displacement (calculated value, estimated value )” may be used to determine an abnormality. This also applies to the seventh through twelfth modifications. Further, in the first embodiment and the first to sixth modifications, for example, by providing a vehicle body acceleration measuring unit (acceleration sensor) in a vehicle equipped with a conventional damper, the vertical acceleration of the vehicle body can be measured. Abnormality may be determined using both the vertical acceleration of the vehicle body and the vertical displacement of the air spring.

さらに、各実施形態および各変形例は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。 Furthermore, each embodiment and each modification are examples, and it goes without saying that partial replacement or combination of configurations shown in different embodiments is possible.

以上説明した実施形態に基づく作動状態診断装置として、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。 As an operating state diagnosis device based on the embodiment described above, for example, the following modes are conceivable.

第1の態様としては、鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、前記台車の位置情報を取得し出力する位置検出部と、前記車体と前記台車との間に設けられるばね機構に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定部と、前記圧力測定部から出力された前記ばね機構の前記圧力値を用いて、前記ばね機構の上下変位を算出し出力するばね機構変位算出部と、前記鉄道車両に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記位置情報と前記ばね機構の前記圧力値とを用いて、前記ばね機構の上下変位を推定し出力するばね機構変位推定部と、前記ばね機構変位算出部から出力された前記ばね機構の上下変位の算出値と前記ばね機構変位推定部から出力された前記ばね機構の上下変位の推定値とを比較し、前記緩衝器の異常を判定する緩衝器異常判定部と、を有する。 As a first aspect, there is provided an operating state diagnostic device for a shock absorber disposed between a vehicle body and a bogie of a railway vehicle, comprising: a position detection unit for acquiring and outputting position information of the bogie; A pressure measuring unit for measuring and outputting a pressure value applied to a spring mechanism provided between the carriage, and a vertical displacement of the spring mechanism using the pressure value of the spring mechanism output from the pressure measuring unit A spring mechanism displacement calculation unit that calculates and outputs a spring mechanism displacement calculation unit that is disposed in the railway vehicle and uses a railway vehicle model that models the railway vehicle, the position information, and the pressure value of the spring mechanism. A spring mechanism displacement estimator that estimates and outputs a vertical displacement, a calculated value of the vertical displacement of the spring mechanism that is output from the spring mechanism displacement calculator, and a vertical displacement of the spring mechanism that is output from the spring mechanism displacement estimator. and a buffer abnormality determination unit that compares the estimated value of and determines abnormality of the buffer.

この第1の態様によれば、緩衝器異常判定部は、ばね機構変位算出部から出力されたばね機構の上下変位の算出値とばね機構変位推定部から出力されたばね機構の上下変位の推定値とを比較し、異常を判定する。この場合、ばね機構変位算出部は、既存の圧力測定部により測定された圧力値を用いてばね機構の上下変位を算出することができる。また、ばね機構変位推定部は、既存の圧力測定部により測定された圧力値と既存の位置検出部により取得される位置情報とを用いてばね機構の上下変位を推定することができる。さらに、ばね機構変位推定部は、位置情報から得られるその位置の軌道の情報(軌道の上下変位)から鉄道車両モデルを用いてばね機構の上下変位を推定することができるため、ばね機構の上下変位の推定値の精度を向上することができる。これにより、測定手段(センサ)の追加を抑制しつつ異常の判定の精度を向上できる。 According to this first aspect, the shock absorber abnormality determination section calculates the calculated value of the vertical displacement of the spring mechanism output from the spring mechanism displacement calculation section and the estimated value of the vertical displacement of the spring mechanism output from the spring mechanism displacement estimation section. are compared to determine anomalies. In this case, the spring mechanism displacement calculation section can calculate the vertical displacement of the spring mechanism using the pressure value measured by the existing pressure measurement section. Further, the spring mechanism displacement estimating section can estimate the vertical displacement of the spring mechanism using the pressure value measured by the existing pressure measuring section and the position information acquired by the existing position detecting section. Furthermore, since the spring mechanism displacement estimating unit can estimate the vertical displacement of the spring mechanism using the railway vehicle model from the track information (vertical displacement of the track) at that position obtained from the position information, the vertical displacement of the spring mechanism can be estimated. The accuracy of the displacement estimate can be improved. As a result, the accuracy of abnormality determination can be improved while suppressing the addition of measurement means (sensors).

第2の態様としては、第1の態様において、前記ばね機構変位推定部は、前記鉄道車両モデルと、前記位置情報から算出された前記鉄道車両の速度値と前記位置情報とから得られる軌道の上下変位と、前記圧力値に関する情報と、から前記ばね機構の上下変位を推定する。この第2の態様によれば、ばね機構変位推定部は、位置情報から算出された速度値と位置情報とから進行方向前側の車軸(前車軸)に対応する位置の軌道の上下変位と進行方向後側の車軸(後車軸)に対応する位置の軌道の上下変位とを用いてばね機構の上下変位を推定することができる。これにより、ばね機構変位推定部によるばね機構の上下変位の推定値の精度をより向上することができる。 As a second aspect, in the first aspect, the spring mechanism displacement estimating unit includes the railroad vehicle model, the speed value of the railcar calculated from the position information, and the position information. A vertical displacement of the spring mechanism is estimated from the vertical displacement and the information on the pressure value. According to this second aspect, the spring mechanism displacement estimating section calculates the vertical displacement and the traveling direction of the track at the position corresponding to the front axle (front axle) in the traveling direction from the velocity value calculated from the position information and the position information. The vertical displacement of the spring mechanism can be estimated using the vertical displacement of the track at the position corresponding to the rear axle (rear axle). As a result, the accuracy of the estimated value of the vertical displacement of the spring mechanism by the spring mechanism displacement estimator can be further improved.

第3の態様としては、第1の態様において、前記鉄道車両の速度値を測定し出力する速度測定部をさらに有し、前記ばね機構変位推定部は、前記鉄道車両モデルと、前記速度測定部から出力された前記速度値と前記位置情報とから得られる軌道の上下変位と、前記圧力値に関する情報と、から前記ばね機構の上下変位を推定する。この第3の態様によれば、ばね機構変位推定部は、既存の速度測定部により測定された速度値と位置情報とから進行方向前側の車軸(前車軸)に対応する位置の軌道の上下変位と進行方向後側の車軸(後車軸)に対応する位置の軌道の上下変位とを用いてばね機構の上下変位を推定することができる。これにより、ばね機構変位推定部によるばね機構の上下変位の推定値の精度をより向上することができる。 As a third aspect, in the first aspect, it further includes a speed measuring unit that measures and outputs a speed value of the railway vehicle, and the spring mechanism displacement estimating unit includes the railway vehicle model and the speed measuring unit. The vertical displacement of the spring mechanism is estimated from the vertical displacement of the trajectory obtained from the velocity value and the position information output from and the information on the pressure value. According to the third aspect, the spring mechanism displacement estimating section calculates the vertical displacement of the track at the position corresponding to the front axle (front axle) in the traveling direction based on the velocity value and the position information measured by the existing velocity measuring section. and the vertical displacement of the track at the position corresponding to the rear axle in the direction of travel (rear axle), the vertical displacement of the spring mechanism can be estimated. As a result, the accuracy of the estimated value of the vertical displacement of the spring mechanism by the spring mechanism displacement estimator can be further improved.

第4の態様としては、鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、前記車体の上下加速度を測定し出力する車体加速度測定部と、前記台車の位置情報を取得し出力する位置検出部と、前記車体と前記台車との間に設けられるばね機構に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定部と、前記鉄道車両に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記位置情報と前記ばね機構の前記圧力値とを用いて、前記車体の上下加速度を推定し出力する車体加速度推定部と、前記車体加速度測定部から出力された前記車体の上下加速度の測定値と前記車体加速度推定部から出力された前記車体の上下加速度の推定値とを比較し、前記緩衝器の異常を判定する緩衝器異常判定部と、を有する。 As a fourth aspect, there is provided an operating state diagnostic device for a shock absorber disposed between a vehicle body and a bogie of a railway vehicle, comprising a vehicle body acceleration measuring unit for measuring and outputting a vertical acceleration of the vehicle body; A position detection unit that acquires and outputs position information; a pressure measurement unit that measures and outputs a pressure value applied to a spring mechanism provided between the vehicle body and the bogie; A vehicle body acceleration estimating unit for estimating and outputting the vertical acceleration of the vehicle body using a railway vehicle model that models the vehicle, the position information, and the pressure value of the spring mechanism, and output from the vehicle body acceleration measuring unit a buffer abnormality determination unit that compares the measured value of the vertical acceleration of the vehicle body with the estimated value of the vertical acceleration of the vehicle body output from the vehicle body acceleration estimation unit, and determines abnormality of the buffer.

この第4の態様によれば、緩衝器異常判定部は、車体加速度測定部から出力された車体の上下加速度の測定値と車体加速度推定部から出力された車体の上下加速度の推定値とを比較し、異常を判定する。この場合、車体の上下加速度の測定値は、既存の車体加速度測定部から出力された測定値を用いることができる。また、車体加速度推定部は、既存の圧力測定部により測定された圧力値と既存の位置検出部により取得される位置情報とを用いて車体の上下加速度を推定することができる。さらに、車体加速度推定部は、位置情報から得られるその位置の軌道の情報(軌道の上下変位)から鉄道車両モデルを用いて車体の上下加速度を推定することができるため、車体の上下加速度の推定値の精度を向上することができる。これにより、測定手段(センサ)の追加を抑制しつつ異常の判定の精度を向上できる。 According to the fourth aspect, the shock absorber abnormality determining section compares the measured value of the vertical acceleration of the vehicle body output from the vehicle body acceleration measuring section and the estimated value of the vertical acceleration of the vehicle body output from the vehicle acceleration estimating section. and determine anomalies. In this case, the measured value of the vertical acceleration of the vehicle body can be the measured value output from the existing vehicle body acceleration measurement section. Further, the vehicle body acceleration estimating section can estimate the vertical acceleration of the vehicle body using the pressure value measured by the existing pressure measuring section and the position information acquired by the existing position detecting section. Furthermore, since the vehicle body acceleration estimator can estimate the vertical acceleration of the vehicle body using the railway vehicle model from the track information (vertical displacement of the track) obtained from the position information, the vehicle body vertical acceleration can be estimated. Value accuracy can be improved. As a result, the accuracy of abnormality determination can be improved while suppressing the addition of measurement means (sensors).

第5の態様としては、第4の態様において、前記車体加速度推定部は、前記鉄道車両モデルと、前記位置情報から算出された前記鉄道車両の速度値と前記位置情報とから得られる軌道の上下変位と、前記圧力値に関する情報と、から前記車体の上下加速度を推定する。この第5の態様によれば、車体加速度推定部は、位置情報から算出された速度値と位置情報とから進行方向前側の車軸(前車軸)に対応する位置の軌道の上下変位と進行方向後側の車軸(後車軸)に対応する位置の軌道の上下変位とを用いて車体の上下加速度を推定することができる。これにより、車体加速度推定部による車体の上下加速度の推定値の精度をより向上することができる。 As a fifth aspect, in the fourth aspect, the vehicle body acceleration estimating unit is configured to calculate the vertical direction of the track obtained from the railway vehicle model, the speed value of the railway vehicle calculated from the position information, and the position information. A vertical acceleration of the vehicle body is estimated from the displacement and the information on the pressure value. According to the fifth aspect, the vehicle body acceleration estimator calculates the vertical displacement of the track at the position corresponding to the front axle (front axle) in the traveling direction and the rearward traveling direction displacement based on the position information and the velocity value calculated from the position information. The vertical acceleration of the vehicle body can be estimated using the vertical displacement of the track at the position corresponding to the side axle (rear axle). As a result, the accuracy of the estimated value of the vertical acceleration of the vehicle body by the vehicle body acceleration estimator can be further improved.

第6の態様としては、第4の態様において、前記鉄道車両の速度値を測定し出力する速度測定部をさらに有し、前記車体加速度推定部は、前記鉄道車両モデルと、前記速度測定部から出力された前記速度値と前記位置情報とから得られる軌道の上下変位と、前記圧力値に関する情報と、から前記車体の上下加速度を推定する。この第6の態様によれば、車体加速度推定部は、既存の速度測定部により測定された速度値と位置情報とから進行方向前側の車軸(前車軸)に対応する位置の軌道の上下変位と進行方向後側の車軸(後車軸)に対応する位置の軌道の上下変位とを用いて車体の上下加速度を推定することができる。これにより、車体加速度推定部による車体の上下加速度の推定値の精度をより向上することができる。 As a sixth aspect, in the fourth aspect, the vehicle body acceleration estimating unit further includes a speed measuring unit that measures and outputs a speed value of the railway vehicle, and the vehicle body acceleration estimating unit includes the railway vehicle model and the speed measuring unit. The vertical acceleration of the vehicle body is estimated from the vertical displacement of the track obtained from the output speed value and the position information, and the information on the pressure value. According to the sixth aspect, the vehicle body acceleration estimator calculates the vertical displacement of the track at the position corresponding to the front axle in the direction of travel (front axle) from the speed value measured by the existing speed measurement unit and the position information. The vertical acceleration of the vehicle body can be estimated using the vertical displacement of the track at the position corresponding to the rear axle (rear axle) in the direction of travel. As a result, the accuracy of the estimated value of the vertical acceleration of the vehicle body by the vehicle body acceleration estimator can be further improved.

第7の態様としては、第1ないし第6の態様のいずれかにおいて、現在時刻が予め定められた範囲内であるときの前記推定値を用いて、前記緩衝器の作動状態を診断する。この第7の態様によれば、例えば、早朝、深夜または日中等の鉄道車両の走行条件が比較的一定となる時刻の推定値を用いて緩衝器の作動状態を診断することができる。これにより、この面からも異常の判定の精度を向上できる。 As a seventh aspect, in any one of the first to sixth aspects, the estimated value when the current time is within a predetermined range is used to diagnose the operational state of the buffer. According to the seventh aspect, for example, the operating state of the shock absorber can be diagnosed using the estimated value of the time when the running conditions of the railroad vehicle are relatively constant, such as early morning, late night, or daytime. As a result, the accuracy of abnormality determination can be improved from this aspect as well.

第8の態様としては、第1ないし第6の態様のいずれかにおいて、前記位置情報が予め定められた範囲内であるときの前記推定値を用いて、前記緩衝器の作動状態を診断する。この第8の態様によれば、直線区間等の軌道が安定する走行区間の推定値を用いて緩衝器の作動状態を診断することができる。これにより、この面からも異常の判定の精度を向上できる。 As an eighth aspect, in any one of the first to sixth aspects, the estimated value when the position information is within a predetermined range is used to diagnose the operational state of the shock absorber. According to the eighth aspect, it is possible to diagnose the operating state of the shock absorber using the estimated value of the traveling section such as a straight section where the track is stable. As a result, the accuracy of abnormality determination can be improved from this aspect as well.

第9の態様としては、第1ないし第6の態様のいずれかにおいて、前記位置情報から得られる、前記鉄道車両の進行方向に応じた軌道情報を用いて前記緩衝器の作動状態を診断する。この第9の態様によれば、鉄道車両の進行方向が上り、下り、外回り、または、内回りであるかに応じた軌道情報を用いて推定を行うことができる。これにより、この面からも異常の判定の精度を向上できる。 As a ninth aspect, in any one of the first to sixth aspects, the operating state of the shock absorber is diagnosed using track information corresponding to the traveling direction of the railway vehicle, which is obtained from the position information. According to the ninth aspect, estimation can be performed using track information according to whether the traveling direction of the railway vehicle is uphill, downhill, outer loop, or inner loop. As a result, the accuracy of abnormality determination can be improved from this aspect as well.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with another configuration.

本願は、2020年2月10日付出願の日本国特許出願第2020-020837号に基づく優先権を主張する。2020年2月10日付出願の日本国特許出願第2020-020837号の明細書、特許請求の範囲、図面、および要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-020837 filed on February 10, 2020. The entire disclosure, including the specification, claims, drawings, and abstract of Japanese Patent Application No. 2020-020837 filed on February 10, 2020, is incorporated herein by reference in its entirety.

1 車両(鉄道車両) 2 車体 3A,3B 台車 7A-7D 空気ばね(ばね機構) 8A,8B,31A-31D ダンパ(緩衝器) 9A-9D 圧力センサ(圧力測定部) 10 車速センサ(速度測定部) 11 位置センサ(位置検出部) 12,33 作動状態診断装置 17 ばね変位算出部(ばね機構変位算出部) 23 ばね変位推定部(ばね機構変位推定部) 24,36 ダンパ異常判定部(緩衝器異常判定部) 32A-32D 加速度センサ(車体加速度測定部) 35 加速度推定部(車体加速度推定部) ΔF 空気ばね反力(情報) Gc 車体上下加速度推定値(推定値) Gr 実上下加速度(測定値) L 現在位置(位置情報) ΔM 質量変化分(情報) P 圧力値 V 走行速度(速度値) ΔX 空気ばね変位(算出値) ΔXc 空気ばね変位推定値(推定値) 1 vehicle (railway vehicle) 2 car body 3A, 3B bogie 7A-7D air spring (spring mechanism) 8A, 8B, 31A-31D damper (buffer) 9A-9D pressure sensor (pressure measuring part) 10 vehicle speed sensor (speed measuring part ) 11 position sensor (position detector) 12, 33 operating state diagnostic device 17 spring displacement calculator (spring mechanism displacement calculator) 23 spring displacement estimator (spring mechanism displacement estimator) 24, 36 damper abnormality determiner (buffer Abnormality determination unit) 32A-32D Acceleration sensor (vehicle acceleration measurement unit) 35 Acceleration estimation unit (vehicle acceleration estimation unit) ΔF Air spring reaction force (information) Gc Vehicle vertical acceleration estimated value (estimated value) Gr Actual vertical acceleration (measured value ) L Current position (position information) ΔM Mass change (information) P Pressure value V Running speed (velocity value) ΔX Air spring displacement (calculated value) ΔXc Estimated air spring displacement (estimated value)

Claims (9)

鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、
前記台車の位置情報を取得し出力する位置検出部と、
前記車体と前記台車との間に設けられるばね機構に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定部と、
前記圧力測定部から出力された前記ばね機構の前記圧力値を用いて、前記ばね機構の上下変位を算出し出力するばね機構変位算出部と、
前記鉄道車両に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記位置情報と前記ばね機構の前記圧力値とを用いて、前記ばね機構の上下変位を推定し出力するばね機構変位推定部と、
前記ばね機構変位算出部から出力された前記ばね機構の上下変位の算出値と前記ばね機構変位推定部から出力された前記ばね機構の上下変位の推定値とを比較し、前記緩衝器の異常を判定する緩衝器異常判定部と、
を有する作動状態診断装置。
An operating state diagnostic device for a shock absorber disposed between a vehicle body and a bogie of a railroad vehicle,
a position detection unit that acquires and outputs position information of the trolley;
a pressure measuring unit that measures and outputs a pressure value applied to a spring mechanism provided between the vehicle body and the bogie;
a spring mechanism displacement calculation unit that calculates and outputs the vertical displacement of the spring mechanism using the pressure value of the spring mechanism output from the pressure measurement unit;
A spring mechanism displacement estimating unit disposed in the railway vehicle for estimating and outputting a vertical displacement of the spring mechanism using a railway vehicle model modeling the railway vehicle, the position information, and the pressure value of the spring mechanism. When,
The calculated value of the vertical displacement of the spring mechanism output from the spring mechanism displacement calculator and the estimated value of the vertical displacement of the spring mechanism output from the spring mechanism displacement estimator are compared to determine the abnormality of the shock absorber. a buffer abnormality determination unit for determining;
operating state diagnostic device.
請求項1に記載の作動状態診断装置であって、
前記ばね機構変位推定部は、前記鉄道車両モデルと、前記位置情報から算出された前記鉄道車両の速度値と前記位置情報とから得られる軌道の上下変位と、前記圧力値に関する情報と、から前記ばね機構の上下変位を推定する作動状態診断装置。
The operating state diagnostic device according to claim 1,
The spring mechanism displacement estimating unit calculates the vertical displacement of the track obtained from the railway vehicle model, the speed value of the railway vehicle calculated from the position information, and the position information, and the information on the pressure value. An operating state diagnostic device that estimates the vertical displacement of a spring mechanism.
請求項1に記載の作動状態診断装置であって、
前記鉄道車両の速度値を測定し出力する速度測定部をさらに有し、
前記ばね機構変位推定部は、前記鉄道車両モデルと、前記速度測定部から出力された前記速度値と前記位置情報とから得られる軌道の上下変位と、前記圧力値に関する情報と、から前記ばね機構の上下変位を推定する作動状態診断装置。
The operating state diagnostic device according to claim 1,
further comprising a speed measuring unit that measures and outputs a speed value of the railway vehicle;
The spring mechanism displacement estimating unit calculates the spring mechanism based on the railway vehicle model, the vertical displacement of the track obtained from the speed value and the position information output from the speed measuring unit, and the information on the pressure value. operating state diagnosis device that estimates the vertical displacement of the
鉄道車両の車体と台車との間に配置される緩衝器の作動状態診断装置であって、
前記車体の上下加速度を測定し出力する車体加速度測定部と、
前記台車の位置情報を取得し出力する位置検出部と、
前記車体と前記台車との間に設けられるばね機構に負荷される圧力値を測定し出力する圧力測定部と、
前記鉄道車両に配置され、前記鉄道車両をモデル化した鉄道車両モデルと前記位置情報と前記ばね機構の前記圧力値とを用いて、前記車体の上下加速度を推定し出力する車体加速度推定部と、
前記車体加速度測定部から出力された前記車体の上下加速度の測定値と前記車体加速度推定部から出力された前記車体の上下加速度の推定値とを比較し、前記緩衝器の異常を判定する緩衝器異常判定部と、
を有する作動状態診断装置。
An operating state diagnostic device for a shock absorber disposed between a vehicle body and a bogie of a railroad vehicle,
a vehicle body acceleration measuring unit for measuring and outputting the vertical acceleration of the vehicle body;
a position detection unit that acquires and outputs position information of the trolley;
a pressure measuring unit that measures and outputs a pressure value applied to a spring mechanism provided between the vehicle body and the bogie;
a vehicle body acceleration estimating unit disposed in the railway vehicle for estimating and outputting a vertical acceleration of the vehicle body using a railway vehicle model modeling the railway vehicle, the position information, and the pressure value of the spring mechanism;
A shock absorber that compares the measured value of the vertical acceleration of the vehicle body output from the vehicle acceleration measuring unit and the estimated value of the vertical acceleration of the vehicle output from the vehicle acceleration estimating unit, and determines whether the buffer is abnormal. an abnormality determination unit;
operating state diagnostic device.
請求項4に記載の作動状態診断装置であって、
前記車体加速度推定部は、前記鉄道車両モデルと、前記位置情報から算出された前記鉄道車両の速度値と前記位置情報とから得られる軌道の上下変位と、前記圧力値に関する情報と、から前記車体の上下加速度を推定する作動状態診断装置。
The operating state diagnostic device according to claim 4,
The vehicle body acceleration estimator calculates the vehicle body acceleration from the railway vehicle model, the vertical displacement of the track obtained from the railway vehicle speed value calculated from the position information, the position information, and the information on the pressure value. operating state diagnosis device that estimates the vertical acceleration of the
請求項4に記載の作動状態診断装置であって、
前記鉄道車両の速度値を測定し出力する速度測定部をさらに有し、
前記車体加速度推定部は、前記鉄道車両モデルと、前記速度測定部から出力された前記速度値と前記位置情報とから得られる軌道の上下変位と、前記圧力値に関する情報と、から前記車体の上下加速度を推定する作動状態診断装置。
The operating state diagnostic device according to claim 4,
further comprising a speed measuring unit that measures and outputs a speed value of the railway vehicle;
The vehicle body acceleration estimator calculates the vertical displacement of the track obtained from the railway vehicle model, the speed value output from the speed measurement unit, and the position information, and the information on the pressure value. Operating state diagnosis device that estimates acceleration.
請求項1ないし6のいずれかに記載の作動状態診断装置であって、
現在時刻が予め定められた範囲内であるときの前記推定値を用いて、前記緩衝器の作動状態を診断する作動状態診断装置。
The operating state diagnostic device according to any one of claims 1 to 6,
An operating state diagnostic device for diagnosing the operating state of the shock absorber using the estimated value when the current time is within a predetermined range.
請求項1ないし6のいずれかに記載の作動状態診断装置であって、
前記位置情報が予め定められた範囲内であるときの前記推定値を用いて、前記緩衝器の作動状態を診断する作動状態診断装置。
The operating state diagnostic device according to any one of claims 1 to 6,
An operating state diagnostic device for diagnosing the operating state of the shock absorber using the estimated value when the position information is within a predetermined range.
請求項1ないし6のいずれかに記載の作動状態診断装置であって、
前記位置情報から得られる、前記鉄道車両の進行方向に応じた軌道の上下変位を用いて、前記緩衝器の作動状態を診断する作動状態診断装置。
The operating state diagnostic device according to any one of claims 1 to 6,
An operating state diagnostic device for diagnosing the operating state of the shock absorber using the vertical displacement of the track according to the direction of travel of the railway vehicle, which is obtained from the position information.
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